时间是目前测量精度最高的物理量,一些精密测量物理研究需要高精度时间。时间又是应用最广的物理量,其服务和应用支撑着社会运行、经济建设和国家安全,特别是对于数字通信、卫星导航、航天航空以及深空探测等领域的发展来说,有着基础性作用。

近年来,随着原子钟技术的广泛应用,空间高精度时间频率对科学研究和工程应用重大意义日益凸显。利用空间站的微重力环境、较大载荷能力和航天员照料等优势,研制高精度时间频率空间产生和空地传递系统,为相关精密测量物理提供研究平台,为相关工程技术应用提供高精度时频信号,成为世界各国时间频率领域的科学家竞相角逐的制高点。

随着10月31日“梦天”实验舱发射,以中国科学院国家授时中心为主要依托单位,全国十余家单位共同参与研制的空间站时间频率实验系统顺利升空,将为精密测量物理等基础科学研究提供空间实验条件,也标志着我国建立世界上独一无二的“自主安全、立体交叉、融合增强”的国家授时系统迈出了关键一步。

该系统首席科学家、总指挥,中国科学院国家授时中心主任张首刚介绍,空间站时频实验系统通过不同特性原子钟组合,在空间站建立精度极高的空间时间频率产生运行系统,同时,利用空间站的高度和轨道条件,通过微波和激光时间频率传递比对链路向地面提供高精度时频信号。

作为中国空间站内最复杂、难度最大的实验系统之一,包含全球首台空间光钟、全球最高精度的空间时间频率产生运行系统、全球首套具有微波和激光双链路的天地时间频率比对系统,开机运行稳定后,有望成为世界上精度最高的空间时间频率系统,将产生巨大的国际影响。

张首刚在空间光钟实验室工作

该系统将实现高精度时间频率信号空间产生和空地传递,支持基础科学研究,为相关精密测量物理提供研究平台,如精细结构常数变化探测、引力红移测量等;同时,为相关工程技术应用提供高精度时频信号,为重大科技设施和工程设施等提供高精度时频同步,并有助于提高我国标准时间和国际原子时精度。

张首刚在空间光钟实验室工作

未来5年,我国将建成世界上独一无二的自主安全、世界领先、交叉融合的天地一体化国家授时服务体系,而空间站时频实验系统的顺利升空,为融合北斗导航系统、地基授时系统,最终形成空天地一体化国家授时系统架构补上极为关键的一环。

张首刚在空间窄线宽激光实验室工作

张首刚说,我国时间频率研究和服务整体已跻身世界先进行列,但还不到“庆功”的时刻,“我们在原始创新、基础理论,以及关键材料和器件方面还相对落后,必须加倍努力。我们将始终牢记作为“国家队”“国家人”的使命和责任,心系“国家事”,肩扛“国家责”,以国家战略需求为导向,加强原创性、引领性科技攻关,研制建设更加先进的国家授时系统,支撑经济社会运行,保障国家安全,为加快实现高水平科技自立自强、全面建成社会主义现代化国家作出新的更大的贡献!”