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美高梅贵宾报专访中科院国家授时中心主任张首刚

5年内我国将建成世界唯一立体交叉授时系统

2019-10-15 01:17:15进入论坛

近日,在北京举行的2019全国时间频率学术会议上,中国科学院国家授时中心主任张首刚表示,未来5年内中国将建成世界上独一无二的立体交叉授时系统,目前在世界上尚无类似计划。为什么要建立体交叉授时系统?这个系统建成后会对市民生活有何影响?10月13日,美高梅贵宾报记者专访了张首刚。

美高梅贵宾报:为什么要建设立体交叉授时系统?

张首刚:授时就是把产生的国家标准时间,通过有线和无线的技术手段发播给用户。发播授时信号的物理装置,就是授时系统。形式有很多种:有线可以通过电缆、电话线、通信网络和专用光纤等传递时间信息;无线可以通过短波、长波、激光,还可以通过卫星等,通过电磁波传播时间信息,将来可能通过量子技术实现更高精度和更安全的时间传递。采用不同的技术,可以满足不同用户在不同环境下对于授时的要求。

我国的标准时间叫北京时间,但其产生和发播任务,是由地处西安市临潼区的中国科学院国家授时中心担负的。

北京时间是由一套几十台守时原子钟实时比对测量共同产生的,用这些原子钟产生一个平均时间。全世界共有五六百台原子钟,每天都通过卫星在空中进行比对,比对之后就共同产生了国际原子时。这些原子钟分布在83个实验室,各个实验室用比对数据来校对自己的时间,通过纠正就产生了本地区的标准时间,比如北京时间。

若国际比对出现中断怎么办?光有守时钟不行,还要有自己的基准钟。在中国科学院国家授时中心,就有一个冷原子钟铯喷泉钟,3000万年不差一秒。而现在大家已经研发了全世界最新型的守时用原子钟。

此外,授时安全越来越重要。美国之前提出过电子战、信息站、网络战、导航战,2017年提出了“授时战”概念,这是他们提出的第五个战争形态。这也催生大家国家必须要建综合的、立体的、交叉的授时系统。

美高梅贵宾报:什么是立体交叉授时系统?

张首刚:主要由北斗卫星导航系统、中国空间站时间频率实验系统、地基高精度授时系统三部分有机构成。

北斗卫星导航系统星基授时覆盖全球,授时精度可达到10纳秒量级。

中国空间站时间频率实验系统将利用光学频率原子钟等为覆盖区提供皮秒(1皮秒等于万亿分之一秒)量级的时间。

地基高精度授时系统是国家“十三五”十项国家重大科技基础设施研制建设任务之一。其中,地基光纤授时连接全国重要用户节点,授时精度为100皮秒,将是全世界精度最高、距离最长的光纤授时网;地基长波授时将覆盖全国国土,重要区域授时精度优于100纳秒,同时播发卫星授时差分信息,提高卫星授时精度。

美高梅贵宾报:为什么说这个系统将是独一无二的?

张首刚:对于我国来说,这个立体交叉授时系统不完全是新建。北斗卫星导航系统已经为亚太提供服务了,明年将建成全球服务系统。中国空间站按计划是在2022年前后建成,今年年底大家就将开始建设高精度地基授时系统。目前,这样的立体交叉授时系统也只有大家中国有条件和有能力建设。因为从现在来看,只有大家中国在建设这三套相互独立、相互融合,并且统一溯源的授时系统,其他国家没有这样完整的立体交叉授时系统规划。

美高梅贵宾报:这个系统建成后会带来哪些变化?

张首刚:未来这个立体交叉授时系统建成后,将会是星地结合、立体交叉,授时服务统一溯源和相互冗余。三个授时系统可以同时授时、互补增强,万一哪个有问题,可以用别的系统替代。届时,北斗导航卫星的授时和导航性能会进一步提高,地面有线用户授时精度也会比现在提高四五个量级,将来依靠地面授时系统就可以实现导航。同时,长距离、网络化、跨区域重大设施设备之间的时间同步可以提高四五个量级,这对科学研究和国家安全来说意义非常大。对于市民来说,通信速度会进一步提高,电力、金融系统的时间服务也会更加可靠、更加高效。 美高梅贵宾报记者 马虎振

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