■吳 巍

讓中國“北斗”光耀神州
——記國家科技進步獎特等獎獲得單位之一航天科工二院203所“北斗”原子鐘團隊

■吳 巍

前不久，“北斗”二號衛(wèi)星工程榮獲2016年國家科技進步獎特等獎，中國航天科工二院203所作為“北斗”二號衛(wèi)星工程核心載荷產(chǎn)品星載原子鐘的配套單位，成為本次國家科技進步獎特等獎獲獎單位之一。

203所“北斗”原子鐘團隊用15年的堅守與執(zhí)著，在科技前沿取得了重大突破。這個團隊為“北斗”二號衛(wèi)星交付了13個批次、26臺自主研制的星載原子鐘，創(chuàng)造了所有批次零故障的運行記錄，實現(xiàn)了衛(wèi)星關鍵部件的自主可控，達到國際先進水平。標志著我國已經(jīng)完全掌握了星載原子鐘的研制技術，完全擺脫了國外導航原子鐘的束縛，使我國已經(jīng)成為繼美國、俄羅斯之后完全自主建立導航定位系統(tǒng)的國家，扭轉了我國核心技術受制于人的被動局面，實現(xiàn)了從跟跑者到領跑者的轉變。

星載原子鐘是衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的核心，為衛(wèi)星系統(tǒng)提供高穩(wěn)定的時間頻率基準信號。其輸出的時間頻率信號的穩(wěn)定性直接決定著定位和導航精度，也決定著在無地面監(jiān)測站進行同步校準情況下，其自主提供高精度時間信號的能力。由于其重要的戰(zhàn)略地位，國外一直對中國實行禁售。

“北斗”二代導航衛(wèi)星高精度星載原子鐘負責人李春景介紹：“要搞全球?qū)Ш?，首要條件就是要有原子鐘！可現(xiàn)實卻很殘酷，我們國家在搞“北斗”之前原子鐘技術非常薄弱，原子鐘產(chǎn)品全靠進口。進口鐘不僅價格昂貴，而且關鍵技術掌握在外國人手里，將使“北斗”系統(tǒng)潛伏巨大安全隱患，原子鐘產(chǎn)品只有靠自己干一條路可走！

星載原子鐘是“北斗”二代導航衛(wèi)星研制難度最大的產(chǎn)品之一，原子鐘的工作原理涉及量子力學、電學、熱學以及光學等學科，指標要求相當苛刻，在航天系統(tǒng)中屬于研制難度最大的產(chǎn)品之一。在研制過程中，“北斗”總師、“兩彈一星”功勛孫家棟老總，曾多次親臨203所視察原子鐘研制情況。他堅定地說：“我們自己的導航衛(wèi)星一定要用我們自己研制的原子鐘！”

做原子鐘是項非?！鞍救恕钡墓ぷ鳎瑸榱吮ＷC24小時不間斷地測試，經(jīng)常是白天調(diào)試，晚上就盯在測試儀器前觀察數(shù)據(jù)，一測就是一整夜時間。在日夜兼程進行調(diào)試的階段，大家就像上了發(fā)條的鐘一樣連軸轉。項目負責人李春景回憶說：頭一次體驗三天三夜不合眼，那種上眼皮如同墜了鉛的感覺記憶猶新。

沒想到有了頭一回，還有第二回、第三回，幾次測試節(jié)點和交付節(jié)點前必須完成任務，發(fā)射進度容不得你有半點含糊。就是這種執(zhí)著的精神，他們打贏了攻堅戰(zhàn)，國產(chǎn)原子鐘問世了，并解決了壽命評估、長期穩(wěn)定度測試等問題。

為了搞定微波信號溫度系數(shù)、伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性等技術難題，團隊白天黑夜連軸轉進行實驗、驗證。環(huán)境試驗時，團隊成員多班倒，進行日夜守護和記錄數(shù)據(jù)。大家都有過這樣的神奇經(jīng)歷，做夢經(jīng)常會夢到原子鐘聯(lián)調(diào)的情景：如何接線、如何搭電路，甚至示波器上如何顯示，如同真實的工作場景一般。有時，技術人員一覺醒來，立馬翻身跳下搭在辦公室的行軍床，趕緊將夢中的情境付諸現(xiàn)實，困擾多日的問題終于解決了。2005年，203所交付了我國首批兩臺星載原子鐘工程化初樣鑒定機，標志著我國原子鐘自主化邁出了一大步。

在項目攻關階段，微波穩(wěn)定性一調(diào)就是十幾天，不停的仿真、試驗論證、做溫度試驗，既要保證可靠性，還要保證性能優(yōu)良。原子鐘目前的性能指標已經(jīng)接近了極限，想再提高一點都非常困難。測試過程中需要特別精細，不能容忍任何性能上的缺陷。他們通過計算機進行仿真，再將仿真參數(shù)拿到電路系統(tǒng)上，看調(diào)試結果與仿真結果是否能達到預期效果，并在溫度變化范圍內(nèi)鑒定穩(wěn)定性，觀察溫度變化與微波功率的變化情況。溫度每變化一度，微波功率就發(fā)生變化，最終使微波功率溫度穩(wěn)定性提高。一遍又一遍摸索參數(shù)，進行仿真，得到解決?！拔覀儽仨毎衙恳粋€細節(jié)做到極致，力爭最優(yōu)的性能指標?！?/p>

為了保障更多的工作時間，兩任項目負責人李春景和楊同敏，都是從剛剛入住的寬敞明亮的新家搬到了單位附近的筒子樓。家人埋怨，他們卻頂著壓力，坦然面對。李春景說，“房子差但離單位近，工作方便，反正我經(jīng)常加班，房子也夠家里人住得了。”

我國的星載原子鐘在2007年上天服役了，中國人終于有了自己的原子鐘。不靠任何人，掐住“北斗”脖子的手終于被砍掉了。目前，我國自主的星載原子鐘不僅運行可靠，還超過了歐洲，達到了世界一流水平。