“当望远镜对准某颗恒星时,就知道它指示的准确时刻,这种方法测定的时间叫作世界时。”高精度地基授时系统天线系统工程项目总师刘鹏介绍,作为世界时测量系统的重要技术手段,近年来,甚长基线干涉测量网建设提速,上海65米口径天马射电望远镜、北京密云50米口径射电望远镜,日喀则、长白山40米口径射电望远镜等甚长基线干涉测量网建设任务,有力支撑世界时的亚毫秒级自主测量。
“时间”有了,如何把“时间”发送出去?
北斗卫星导航系统、长波、短波等无线电授时系统,网络、光纤、电话等有线授时系统都是常用的授时手段,而增强型罗兰授时系统是目前最可靠的地基无线电授时手段。
巍巍高原铁臂高悬,增强型罗兰授时系统西藏那曲发射台正在加快建设。超高伞形天线绝缘设计、强度设计、低损耗设计、基于罗兰数据通道差分信息发播、大功率高效率信号产生与合成、精准发播控制……一项项关键技术的突破,让时间的传递更加精准。
“通过在新疆库尔勒、甘肃敦煌、西藏那曲建设长波授时台,结合现有长波授时系统,以及新建的增强型罗兰授时差分系统,将实现百纳秒量级长波授时信号在全国重点区域的全覆盖。”刘鹏满是自豪。
这只是国家重大科技基础设施——高精度地基授时系统的一部分。这套系统利用我国现有的通信光纤资源,布设约300个光纤时间频率传递节点,构建了总长约2万公里、连接全国主要城市和重点用户的光纤时间频率传递骨干网。
“依托高精度地基授时系统的建设,结合北斗卫星导航授时系统,以及空间站高精度时间频率实验系统,我国将率先建成世界上独一无二的,立体交叉、相互增强、相互融合的国家授时体系。”国家授时中心主任、首席科学家张首刚说。
有了“守时”和“授时”,还要学会“用时”。
这就要靠时间统一系统!当接收了北斗卫星、长波等授时信号获取精确时间后,系统就会利用提取的时间信息校准本地时钟,实时保持与“北京时间”精准同步。
“目前,时间统一系统已被应用在通信基站、互联网等信息系统中,我们的手机、电脑只要入网就可进行时间校准,保障时间的准确性。”各行各业对时间应用的精度需求不尽相同,董道鹏举例说,高铁调度管理需要秒级精度,广播电视发播控制需要毫秒级精度,电网时间同步和故障定位、通信基站同步需要微秒级精度,卫星导航提供常规服务需要纳秒级精度……
实现不同的精确量级,小器件大有可为!
“只要我们在需求系统内置小型铷原子钟或晶体振荡器,并配合自研高保持智能算法,即使外部授时信号丢失一段时间,系统仍能自主保持高精度的时间信号。”中国电科10所原子钟专业室硬件工程师韦强说。