天下難事必作于易，天下大事必作于細(xì)”。原子鐘是精密技術(shù)，做原子鐘是個(gè)精細(xì)活，必須大處著眼，小處著手，把每個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)都做到極致。大處著眼，就是眼睛盯著國(guó)際前沿，心里裝著國(guó)家需求，不計(jì)較個(gè)人得失，坐得住冷板凳，耐得住寂寞。小處著手，就是用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度去解決每一個(gè)問(wèn)題，迎難而上，不走捷徑，注重細(xì)節(jié)，精益求精。我們傾注20年的心血，就干了星載銣原子鐘這一件事。但這付出值得，因?yàn)閺拇宋覈?guó)有了自已的星載原子鐘技術(shù)，我們也實(shí)現(xiàn)了“讓中國(guó)的北斗用上最好的原子鐘”的夢(mèng)想。

　　--梅剛?cè)A　

　　人物檔案 

　　梅剛?cè)A，中國(guó)科學(xué)院首屆“十佳科苑名匠”獲獎(jiǎng)?wù)摺，F(xiàn)任武漢物理與數(shù)學(xué)研究所研究部主任，研究員。我國(guó)星載原子鐘技術(shù)的開(kāi)創(chuàng)者之一，北斗系統(tǒng)星載原子鐘主要研制者。帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)，突破了關(guān)鍵技術(shù)，使我國(guó)的星載原子鐘技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有、由有到強(qiáng)的跨越。曾榮獲2016年國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)、2017年中國(guó)航天基金獎(jiǎng)等榮譽(yù)。 

　　　　

　　星載原子鐘被稱為導(dǎo)航衛(wèi)星的“心臟”，它的性能直接決定衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位和授時(shí)精度。作為我國(guó)星載原子鐘技術(shù)的開(kāi)創(chuàng)者之一，中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所的梅剛?cè)A研究員，為攻克我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的這一關(guān)鍵技術(shù)難關(guān)傾注了全部心血。 

　　國(guó)之所需心之所系   

　　衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。我國(guó)在上世紀(jì)90年代制定了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略。星載原子鐘技術(shù)作為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，機(jī)理復(fù)雜，技術(shù)難度極大，當(dāng)時(shí)僅為少數(shù)西方國(guó)家掌握，我國(guó)能否實(shí)現(xiàn)原子鐘技術(shù)突破關(guān)系到北斗系統(tǒng)建設(shè)的成敗。在從國(guó)外引進(jìn)星載銣原子鐘遭拒后，要建成完全自主可控的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，中國(guó)只能靠自己。

　　

 

　　國(guó)之所需心之所系。1997年，梅剛?cè)A擔(dān)起了我國(guó)第一個(gè)星載原子鐘預(yù)研項(xiàng)目的重任，從此與北斗系統(tǒng)結(jié)下了不解“鐘情”。為打破西方壟斷，讓我國(guó)擁有自己的星載原子鐘，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一頭扎進(jìn)星載銣原子鐘技術(shù)研究，一干就是二十年。

　　孜孜不倦創(chuàng)新求索  

　　2004年，我國(guó)啟動(dòng)北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，星載原子鐘成為工程技術(shù)瓶頸。在上百次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，梅剛?cè)A帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了新型微波腔，提出長(zhǎng)壽命光譜燈設(shè)計(jì)方案，發(fā)明了泡頻控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了星載銣原子鐘精度、小型化、壽命、可靠性和衛(wèi)星環(huán)境適應(yīng)性五大關(guān)鍵技術(shù)的突破。  

　　2008年，梅剛?cè)A團(tuán)隊(duì)研制出我國(guó)第一代星載銣原子鐘，精度為10億分之三秒，達(dá)到當(dāng)時(shí)國(guó)際先進(jìn)水平，可滿足衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)1米定位精度應(yīng)用需求。這種原子鐘批量應(yīng)用于北斗二號(hào)衛(wèi)星，為我國(guó)于2012年建成北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。 

　　2009年，我國(guó)啟動(dòng)北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)。為實(shí)現(xiàn)建設(shè)國(guó)際一流的北斗系統(tǒng)的工程建設(shè)目標(biāo)，梅剛?cè)A提出研制世界上性能最好的星載銣鐘，并帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了更加深入系統(tǒng)的技術(shù)攻關(guān)。他們改進(jìn)微波腔中微波場(chǎng)的分布特性，顯著增強(qiáng)了原子信號(hào)；發(fā)展同位素和光學(xué)濾光技術(shù)，減小了原子信號(hào)的量子噪聲；改進(jìn)電路設(shè)計(jì)方案，顯著降低了微波鏈路的電子學(xué)噪聲，克服了電路系統(tǒng)對(duì)銣鐘精度的影響；發(fā)展系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化技術(shù)，降低了光強(qiáng)和環(huán)境溫度起伏對(duì)原子鐘精度的影響。

 

　　在此基礎(chǔ)上，梅剛?cè)A團(tuán)隊(duì)先后研制出第二代和第三代星載銣原子鐘。第二代產(chǎn)品性能與國(guó)外最高水平相當(dāng)，已批量裝備北斗二號(hào)衛(wèi)星。第三代產(chǎn)品精度達(dá)到每天100億分之三秒，成為目前世界上性能最高的銣原子鐘，可滿足分米級(jí)定位需求，即將在北斗三號(hào)系統(tǒng)后續(xù)衛(wèi)星上應(yīng)用。 

　　矢志不渝逐夢(mèng)一生  

　　為使我國(guó)的星載原子鐘技術(shù)趕超世界先進(jìn)水平，梅剛?cè)A及其團(tuán)隊(duì)日復(fù)一日、年復(fù)一年全力攻關(guān)，十余年來(lái)沒(méi)有正常休過(guò)一個(gè)長(zhǎng)假。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，他們不放過(guò)任何一個(gè)技術(shù)隱患，一個(gè)一個(gè)排查，一個(gè)一個(gè)解決，力求做到萬(wàn)無(wú)一失，充分彰顯了矢志不渝、精益求精的工匠精神。  

　　梅剛?cè)A團(tuán)隊(duì)研制的星載銣鐘，打破了國(guó)外的技術(shù)壟斷，使星載原子鐘從當(dāng)初北斗工程建設(shè)的瓶頸轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ探ㄔO(shè)的亮點(diǎn)。他們用不到20年的時(shí)間，走完了外國(guó)人40多年走過(guò)的路，使我國(guó)的星載銣鐘技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有、由有到強(qiáng)的跨越。梅剛?cè)A和他的團(tuán)隊(duì)也實(shí)現(xiàn)了“讓中國(guó)的北斗用上最好的原子鐘”的夢(mèng)想。 

　　　 

　　2017年，梅剛?cè)A獲首屆全國(guó)創(chuàng)新?tīng)?zhēng)先獎(jiǎng)和中國(guó)航天基金獎(jiǎng)，2016年獲國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)，2015年獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，2014獲湖北省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，2013年獲軍隊(duì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。他還被總裝備部和國(guó)防科工局授予“北斗二號(hào)衛(wèi)星工程建設(shè)突出貢獻(xiàn)個(gè)人”，他的團(tuán)隊(duì)被授予“北斗二號(hào)衛(wèi)星工程建設(shè)突出貢獻(xiàn)集體”。

　　在成果和榮譽(yù)面前，梅剛?cè)A沒(méi)有滿足，仍是不忘初心，砥礪前行。抬頭望見(jiàn)北斗星，他心中有夢(mèng)，便追逐一生。  

　　走進(jìn)“北斗心”

 

　　作為導(dǎo)航衛(wèi)星的心臟，高性能的星載原子鐘對(duì)導(dǎo)航精度具有決定性作用。原子鐘是利用原子躍遷頻率穩(wěn)定的特性來(lái)獲取精準(zhǔn)時(shí)間頻率信號(hào)的設(shè)備，其研發(fā)涉及到量子物理學(xué)、電學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等眾多學(xué)科，目前國(guó)際上僅少數(shù)國(guó)家具有獨(dú)立研制能力。 

　　星載原子鐘分為氫原子鐘、銣原子鐘和銫原子鐘。其中，氫原子鐘穩(wěn)定度指標(biāo)最優(yōu)，但研制難度也最高；銣原子鐘具有體積小、重量輕、功耗低、技術(shù)難度較低、可靠性高等優(yōu)勢(shì)，為目前各國(guó)導(dǎo)航系統(tǒng)普遍采用；銫原子鐘使用壽命短，但最大優(yōu)勢(shì)是具有低漂移特性。