【文/觀察者網(wǎng) 張菁娟】時(shí)間和人們的生活息息相關(guān)。自古以來(lái)，人類(lèi)對(duì)時(shí)間測(cè)量的極致追求從未停步。

據(jù)香港《南華早報(bào)》7日?qǐng)?bào)道，中國(guó)科學(xué)家研制出一種超精密原子鐘，可以“深刻改變未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)性質(zhì)”。

這種小型銫原子噴泉鐘NIM-TF3具有優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度性能，同時(shí)具有自動(dòng)化、小型化、可移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，有望用于無(wú)人值守的車(chē)載守時(shí)系統(tǒng)。它的體積小于0.6×0.7×1.5m3，與一個(gè)單開(kāi)門(mén)冰箱差不多，可以裝載到軍用卡車(chē)上進(jìn)行長(zhǎng)途運(yùn)輸，即使道路顛簸，運(yùn)輸條件惡劣，它仍可保持計(jì)時(shí)偏差小于萬(wàn)億分之一秒。

報(bào)道稱(chēng)，這一壯舉曾被認(rèn)為是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)橹挥兄贫▏?guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的原子鐘才能達(dá)到如此精度，而這些原子鐘的體積都很大，且需放置在有防護(hù)措施的實(shí)驗(yàn)室中，不受任何環(huán)境因素的干擾。

NIM-TF3的物理系統(tǒng)

高精度授時(shí)系統(tǒng)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的基礎(chǔ)。報(bào)道指出，此類(lèi)時(shí)鐘能使相隔數(shù)千英里的雷達(dá)協(xié)同工作，以探測(cè)和跟蹤難以捉摸的隱形飛機(jī)。此外，它還能提高電子戰(zhàn)的信號(hào)質(zhì)量，并使傳輸大量數(shù)據(jù)變得更加容易。

據(jù)報(bào)道，NIM-TF3的長(zhǎng)期穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于美國(guó)目前最好的可移動(dòng)原子鐘，使中國(guó)軍隊(duì)在“與美國(guó)陸軍在電子戰(zhàn)、定向能武器和無(wú)人技術(shù)領(lǐng)域”的競(jìng)爭(zhēng)中具有顯著優(yōu)勢(shì)。

不僅如此，精確度極高的計(jì)時(shí)設(shè)備甚至可以讓科幻小說(shuō)走進(jìn)現(xiàn)實(shí)，例如將不同作戰(zhàn)平臺(tái)發(fā)射的激光或微波組合成一束致命的光束，以巨大的能量摧毀敵人。

小型銫原子噴泉鐘NIM-TF3是由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院制造的，它可以長(zhǎng)時(shí)間自主運(yùn)行，無(wú)需專(zhuān)業(yè)維護(hù)。林平衛(wèi)教授領(lǐng)導(dǎo)的項(xiàng)目組2024年12月發(fā)表在《計(jì)量學(xué)報(bào)》上的文章《用于守時(shí)系統(tǒng)的小型銫原子噴泉鐘》對(duì)NIM-TF3的物理系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、微波系統(tǒng)和電控系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

文章指出，傳統(tǒng)的守時(shí)原子鐘組通常由銫束鐘和氫鐘組成。氫鐘提供了優(yōu)良的可靠性和良好的短期穩(wěn)定性，但長(zhǎng)期的頻率漂移限制了它們的精度。具有高頻率穩(wěn)定性和低頻率漂移的銫原子噴泉鐘被用作校正氫鐘頻率漂移的主要頻率標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)復(fù)現(xiàn)SI單位秒，提供長(zhǎng)期的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

銫原子噴泉基準(zhǔn)鐘（NIM6） 中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院

然而銫原子噴泉基準(zhǔn)鐘在實(shí)際應(yīng)用中受到多方面限制，包括裝置復(fù)雜、長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性差、需要專(zhuān)業(yè)人員維護(hù)、復(fù)制成本高、研制周期長(zhǎng)等問(wèn)題。

為了克服這些挑戰(zhàn)，林平衛(wèi)和他的同事們進(jìn)行了大量創(chuàng)新。例如，他們?nèi)サ袅顺Ｒ?guī)銫原子噴泉鐘上端的離子泵，將其移至與噴泉鐘中間的探測(cè)區(qū)水平相接的位置，這一設(shè)計(jì)不僅保障了噴泉管內(nèi)高真空度，還顯著減小了系統(tǒng)體積。他們還在關(guān)鍵處理程序采用匯編代碼編寫(xiě)，大大提高了效率。

NIM-TF3的光學(xué)系統(tǒng)

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