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航天科技五院西安分院启动星载汞离子钟研制项目

启动星载汞离子钟研制

刘昶 日期 : 20160330

        本报讯 近日,航天科技集团五院西安分院启动了星载汞离子钟研制项目。

        对比星载铯钟、星载铷钟和星载氢钟,星载汞离子钟的优点是在体积、重量、长期稳定度等方面具有明显优势,具备铷钟的体积、主动型氢钟的性能。

        目前,国外公司研制的汞离子钟比现有高精度铷钟的频率稳定度提高了2个量级,并将于2016年下半年进行星载验证,期望用于深空探测和全球定位系统。

        西安分院针对汞离子产品特点及目前研制存在的关键技术、所需的保障条件进行了深入讨论。目前,西安分院正在深化下一代星载钟的选型论证,正在进行星载汞离子钟整个产业链策划和建设工作,并持续完善;同时,将加强机理研究、正向设计,深入研究长期稳定度、产品寿命的影响因素及量化传递模型,做好汞离子钟各个系统的指标分解,进一步完善产品研制路线图,争取条件保障支持。(刘昶)


        2015年6月26日,中国航天科技集团公司五院西安分院参与北斗二号全球导航系统建设的第三支有效载荷试验队的队员面向国旗庄严宣誓,启动了奔赴发射场参与试验任务的征程。

        从2000年北斗一号发射开始,西安分院的导航团队就开始频繁往返于西安分院和发射场,为推动我国导航技术从无到有、从有源到无源、从区域到全球贡献着力量。

        双星定位蓝图变现实

        西安分院很早就与中国的北斗导航系统结缘,并逐步成长为研制导航卫星的核心力量。我国双星定位理论的提出人、两弹一星元勋陈芳允院士在西安分院的前身504所担任过副所长,奠定了研究所电子学的研究方向,并带出了一批从事卫星研制的中坚力量。

        北斗一号4颗卫星全部有效载荷和跟踪子系统几百台产品都是在这里研制的。导航工程副总设计师李祖洪、卫星总设计师谢军等一批专家在这片热土得到锻炼,其他在导航研制领域中锻炼起来的成员也大多成为了各条战线的精英骨干。

        1994年,国家正式批准了双星定位系统立项报告,中国开始了自己的第一代卫星导航系统的研制建设。西安分院承担了卫星有效载荷系统和跟踪子系统的技术攻关和产品研制工作,包括转发器分系统、天线分系统及跟踪子系统的几百台单机设备。

        从1994年开始,西安分院的设计师们开始像神笔马良一样,从思路到图纸再到产品,一步步将陈芳允院士描绘的蓝图变成现实。经过9年,西安分院圆满完成了北斗导航卫星3颗星的有效载荷和跟踪子系统研制任务。北斗一号01星、02星于2000年10月31日、12月21日相继成功发射,在世界上首次实现双星定位从理论到实践的跨越。北斗一号03星于2003年5月24日成功发射,进一步巩固了双星系统的可靠性和安全性。2007年2月3日,为了进一步更新系统,北斗一号04星载着使命奔赴太空。

        北斗一号导航定位系统是我国第一代卫星导航定位系统,也是国内外首次建成的双星导航定位卫星系统。它的建成,使我国成为世界上第三个拥有自主导航定位系统的国家。在4颗卫星的研制过程中,西安分院在技术和系统集成上取得了一系列成绩,为后续型号任务做了大量积累和储备。

        北斗一号导航系统的成功运行,解决了有无问题,开始在国内各行业发挥作用。很快,北斗二号进行导航卫星组网的计划被提了出来,科研人员登天布网的工作就此展开。

        在西安分院,受到北斗一号研制成功的极大鼓舞,北斗二号系统方案论证工作加速进行。2003年下半年,北斗二号系统的先期技术攻关全面展开。有效载荷技术方面,先期安排的多个专项技术相继取得一定突破,结合北斗一号导航有效载荷研制过程中积累的大量工程经验,为卫星有效载荷可行性论证和方案的确立奠定了坚实基础。

        2004年9月,北斗二号导航系统正式立项。西安分院在北斗二号中承担着全部卫星的导航分系统和天线分系统研制任务。这个时候,研制队伍已经发生了一些变化,最显著的特点是年轻一代成长起来挑起了大梁。

        整星挑战最大的地方当然是有效载荷的研制。当时导航工程大总体一直有“四难一大”之说,多与载荷产品相关,可以想象西安分院有效载荷研制队伍面临着怎样的压力。

        卫星副总设计师刘波、分系统主任设计师王岗、吴春邦和他们带领的导航团队对有效载荷系统的技术进行了全盘分析和梳理细化。点将台上,任务很快下达到相关责任人,历经8年的心血付出就此开始。

        在诸多的产品和技术攻关中,特别要提到的是铷钟的研制。铷原子钟在业内被称为是导航卫星的心脏,它提供的时间基准,直接影响着导航卫星的功能和性能。铷钟国产化的重担压在了西安分院研制队伍身上。在老专家雷文琦的指导下,西安分院一直延续着铷钟技术的攻关。铷钟研制团队经历了“研制人员9个月不休一天假”、“多家单位联合攻关和激烈竞争”的艰辛历程,从原理样机的技术摸索到交付28台正样星载铷钟,最终完全实现铷钟产品的在轨完美表现,成为产品国产化的成功典范之作。

        2007年4月14日,飞行试验星发射入轨,完成了RNSS载荷基本方案、国产铷钟和导航信号设计等有效载荷技术的在轨验证,出色地完成了抢占频率资源、探索轨道电磁环境和确立正样状态的重要任务。当然,在飞行试验星上相关产品和技术也暴露出了一些需要改进的问题,这对后续转正样研制工作有极大促进和提高。

        2007年中旬,北斗二号研制转入正样阶段,到2009年4月15日北斗二号GEO-2发射,仅用了不到两年时间;从首发正样星再到2012年10月25日第16颗导航卫星发射,仅三年半就发射了15颗正样卫星。此举不仅创造了我国单一型号的密集交付、发射纪录,在国际上也不多见。

        大有可为的“接力赛”

        中国卫星导航系统的建设历程,对西安分院而言像一场接力赛,西安分院全体员工薪火相传,奋发有为,决心接好手中的每一棒,跑好这场导航系统研制的马拉松。

        目前,西安分院有效载荷关键技术攻关已经全面推进并取得重大突破,多颗试验星已经进入发射场,待命发射。西安分院已经全面启动组网卫星的研制,对外已与26个外协单位明确组网卫星产品配套需求,提升了9条产品生产线产业能力,能够满足3~4年内完成组网卫星载荷交付的产品年交付配套需求。面向未来的导航任务,正如西安分院已退休老专家、北斗一号副总设计师崔骏业在北斗二号一期任务完美收官后所说,“导航队伍任重道远。”

        西安分院卫星副总设计师张立新及其带领的北斗二号二期研制团队,对未来发展也有很多考虑,对系统、技术、产品、管理机制、国产化、全国强强联合等方方面面制定了详尽的阶段目标,以便到2020年时,西安分院能在这些方面与中国全球导航定位系统的“国际一流”标签相匹配。

        北斗导航工程总设计师孙家栋院士在检查西安分院北斗二号二期任务的时候,称其研制队伍将“大有可为”,当前西安分院正在全力以赴,将这种“大有可为”一步步变成“有大作为”。

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