在现代科技飞速发展的时代,高精度的时间同步至关重要。无论是卫星导航、通信网络,还是电力传输、金融交易等领域,都依赖于精准的时间信号来确保系统的稳定运行和信息的准确传递。1986年6月21日,中国第一个长波授时台在经过两年的试播后,圆满完成了空间技术试验等高精度授时任务,并在陕西天文台通过了国家级技术鉴定,标志着中国在授时技术领域取得了重大突破,迈入了高精度授时的新时代。
当年技术不够先进,为达到功率需求,很多仪器设备体积庞大
20世纪70年代,随着我国航天事业的蓬勃发展以及国防建设对高精度时间同步的迫切需求,建设高精度授时系统成为当务之急。当时,我国的授时精度主要停留在毫秒量级,难以满足空间技术试验、战略武器研发等高端领域的需求。为此,国家果断决策,启动了长波授时台的研制建设工作。
长波授时台的建设是一项复杂而庞大的系统工程,涉及到多个学科领域和众多科研单位的协同合作。科研人员们面临着诸多技术难题,如高精度原子频标的研制、长波信号的稳定发射与接收、复杂电磁环境下的信号抗干扰等。在艰苦的科研攻关过程中,科研人员们凭借着坚定的信念和不懈的努力,攻克了一个又一个技术难关。他们自主研制出了高稳定度的原子钟,为长波授时提供了精确的时间基准;通过对长波发射天线和发射机的精心设计与优化,实现了长波信号的大功率、稳定发射;在信号接收与处理方面,研发出了先进的接收机和信号处理算法,有效提高了信号的接收灵敏度和精度。
长波授时的原理基于低频无线电波的传播特性。长波信号具有传播稳定、衰减小、覆盖范围广等优点。长波授时台以高精度原子钟产生的标准时间为基准,对100kHz 的载频信号进行相位编码和脉冲调制,然后通过高大的发射天线向空中发射。在覆盖范围内的用户,通过专门的长波接收机接收长波信号,并对信号进行解调、处理,从而获得高精度的标准时间信息。与之前的短波授时相比,长波授时的精度得到了极大提升,从毫秒量级跃升至微秒量级,提高了1000倍,这为我国空间技术试验等高精度授时需求提供了有力保障。
在空间技术试验中,长波授时台发挥了关键作用。卫星发射过程中,精确的时间同步对于火箭的精确入轨、卫星的准确变轨以及星地通信的顺畅进行至关重要。长波授时台提供的高精度时间信号,确保了火箭发动机的点火时刻、各级火箭的分离时刻等关键动作能够在精确的时间点上完成,大大提高了卫星发射的成功率和轨道精度。在卫星在轨运行期间,长波授时信号也为卫星的姿态控制、数据采集与传输等任务提供了准确的时间基准,保障了卫星系统的稳定运行。
自 1986年通过鉴定后,长波授时台持续稳定运行,为我国国民经济发展、国防建设、国家安全等诸多行业和部门提供了可靠的高精度授时服务。在通信领域,长波授时确保了通信基站之间的时间同步,提高了通信质量和网络稳定性;在电力系统中,精确的时间同步对于电网的调度、故障监测与定位等起到了关键作用,保障了电力供应的安全稳定;在金融交易中,高精度的时间戳为交易的公平性和可追溯性提供了保障。
长波授时天线
如今,随着科技的不断进步,我国的授时技术也在持续创新发展。在长波授时的基础上,我国积极探索卫星授时、光纤授时等多种新型授时技术,构建更加完善、高精度、高可靠性的授时体系。
参考来源:中国科学院西安分院、国家授时中心、《人民日报》
来源: 江苏省科学技术协会