中科院梅刚华：中国星载原子钟技术奠基者
测绘网讯 “北斗三号”系统组网卫星计划今年首次发射。星载原子钟被称为导航卫星的“心脏”，新一代高性能星载铷原子钟，将为北斗系统提供更优的定位精度。铷原子钟是中科院武汉物理与数学研究所研制的一款高精度、高可靠性同步时钟产品。该时钟将高稳定性铷振荡器与GPS高精度授时、测频及时间同步技术有机的结合在一起，使铷振荡器输出频率驯服同步于GPS卫星铯原子钟信号上，提高了频率信号的长期稳定性和准确度，能够提供铯钟量级的高精度时间频率标准，是通信广电等部门替代铯钟的高性价比产品。而这一研制者，就是中国科学院武汉物理与数学研究所梅刚华团队。梅刚华6月27日告诉记者，定位精度可以达到人群间距这么近。
梅刚华1955年出生，黄陂前川梅家湾人。中国科学院武汉物理与数学研究室主任，博士生导师。1974年高中毕业后下放到黄陂县环城公社霞光大队劳动锻炼，1977年加入中国共产党，同年到冶金部第一冶金建设公司工作。1978年考入武汉大学物理系学习，1982年毕业后在武汉大学攻读硕士学位。1985年在中国科学院从事原子、分子等物理研究工作，其间获博士学位。发表学术论文40余篇，获国家发明专利2项，其中1项获美国专利。2002年享受国务院特殊津贴。曾兼任武汉大学和华中师范大学教授、博士生导师。2017年5月25日，获得全国创新争先奖。
打破西方国家星载原子钟技术垄断
计划于2020年建成的“北斗三号”系统是我国自主建设的世界四大全球卫星定位导航系统之一，其他三个分别为美国的GPS系统、俄罗斯的格洛纳斯系统和欧盟的伽利略系统。在北斗系统工程建设启动之初，少数西方国家垄断了星载原子钟技术，对我国实行封锁禁运。在从国外引进星载原子钟遭拒后，要建成完全自主可控的卫星导航系统，中国只能靠自己。
梅刚华向记者介绍，星载原子钟的精度对卫星导航系统的定位和授时精度具有决定性作用，被称为导航卫星的“心脏”。星载原子钟技术难度极大，除了精度要求极高以外，还要满足苛刻的小型化、低功耗、长寿命、高可靠性要求。
曾为解决技术问题几乎三天三夜没合眼
为了研制出满足北斗工程应用需求的星载铷原子钟，梅刚华团队奋斗了20年。以小型化为例，他们通过上百次试验，研制成功具有全新结构和工作原理的开槽管式微波腔，可以利用小体积原子气室激励出高强度原子跃迁信号，获得了中、美两国发明专利授权。为了实现我国星载原子钟技术从无到有、由有到强的跨越，20年来他们没有正常休过一次长假。有一次，为了解决一个技术问题，他几乎三天三夜没合眼。
2008年前后，梅刚华团队成功研制出具有完整自主知识产权、满足航天工程要求的星载铷原子钟正样产品，做到计时精度与美国GPS系统的同期技术相当，打破了国外技术垄断和封锁，并批量用于“北斗二号”卫星，为北斗系统于2012年完成亚太地区组网并提供区域服务作出了重要贡献。
目前，该团队系统学习并掌握了航天产品建造规范，在主要从事基础研究的武汉物数所建立起航天产品研制生产线，使该所成为国内唯一同时具备星载铷钟整机设计和制造能力的单位。
最新星载铷原子钟满足分米级定位
我国北斗系统工程建设现处于第三步即“北斗三号”全球系统建设阶段，设计精度更高，对星载原子钟也提出了更高的技术要求。梅刚华团队在不到5年的时间内，研制出新一代星载铷原子钟产品，原子钟的计时精度改善了约10倍，达到100亿分之3秒水平，与美国GPS卫星最新一代星载铷钟并列，跻身国际顶尖水平，可以满足分米级导航定位需求。“分米级导航定位”，意味着定位精度可以达到人群间距这么近的定位。比如，现在很多汽车都装载了卫星导航定位系统，只能精确到10米左右，只能了解在路上的哪个位置。为了安全起见和防止堵车，要求每辆汽车在车道上行驶，那就要求精确到1米了，而如能达到分米级定位，即比车道间距还要小。
中国科学院院士、北斗导航系统副总设计师杨元喜曾经点评：“武汉物数所做的卫星钟，凝结了咱中国人的智慧。”（测绘网 小会）
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