英國“威爾士親王”號航母上安裝的銫原子鐘及相關(guān)裝備。

據(jù)英國媒體報(bào)道，近日，英國皇家海軍“威爾士親王”號航空母艦完成高精度原子鐘安裝工作。這是英國海軍首次為水面艦艇安裝高精度原子鐘。

原子鐘是一種計(jì)時器，它由特定原子的振蕩頻率控制，通過電磁場或光泵激發(fā)運(yùn)動。由于原子具有能級躍遷周期頻率穩(wěn)定的特性，因而可獲取精準(zhǔn)的授時服務(wù)信號。其研發(fā)涉及量子物理學(xué)、電學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等眾多學(xué)科。

公開資料顯示，這款基于量子技術(shù)的銫原子鐘，又名“MINAC”高精度定時標(biāo)識系統(tǒng)，由美國工業(yè)傳感器巨頭泰萊達(dá)因科技公司在英國的子公司設(shè)計(jì)制造，主要利用銫原子能級躍遷所對應(yīng)的周期時間，精確計(jì)時。整套系統(tǒng)采用緊湊設(shè)計(jì)，外形類似于筆記本電腦，主要由微波子系統(tǒng)、系列物理組件、配電和控制子系統(tǒng)等組成。其標(biāo)準(zhǔn)輸出為1PPS（秒脈沖）&10兆赫茲，標(biāo)準(zhǔn)輸入為1PPS（秒脈沖），具有全自主啟動功能，可在啟動后短時間內(nèi)鎖定原子定時標(biāo)識，并在面板上進(jìn)行顯示。

目前，原子鐘主要用作高精度時間同步標(biāo)識器，同時也可作為高精度計(jì)時元件裝配在衛(wèi)星系統(tǒng)上，提高其定位精度。現(xiàn)有的原子鐘種類很多，最常見的是銫原子鐘和銣原子鐘，主要安裝在大型研究設(shè)施內(nèi)，用于科研目的。大多數(shù)商用原子鐘時間同步系統(tǒng)利用無線電或全球定位系統(tǒng)的授時廣播，提供精確定時標(biāo)識。另外，它還可應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議服務(wù)器系統(tǒng)，進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時間同步。

隨著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展，精準(zhǔn)授時服務(wù)不可或缺。幾乎所有基礎(chǔ)設(shè)施如數(shù)據(jù)中心、通信系統(tǒng)、金融交易所、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、智能電網(wǎng)以及其他安全通信系統(tǒng)都需要精準(zhǔn)授時服務(wù)。例如，無線通信網(wǎng)絡(luò)通過高精度的定時和與時間同步服務(wù)，實(shí)現(xiàn)大量語音、視頻和移動數(shù)據(jù)的傳輸。從技術(shù)角度看，獲得高精度的授時服務(wù)并非易事，主要取決于提供精準(zhǔn)授時服務(wù)的信號來源是否可靠。

精準(zhǔn)授時服務(wù)對軍艦接收信息，實(shí)施海上行動至關(guān)重要，有助于軍艦上各種復(fù)雜作戰(zhàn)系統(tǒng)保持時間同步，確保海上作戰(zhàn)行動安全高效。目前，各國軍隊(duì)主要依賴GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供這一服務(wù)。一旦該系統(tǒng)出現(xiàn)故障或信號不可用，將嚴(yán)重影響軍事行動的連續(xù)性和有效性。因此，英國海軍希望通過加裝基于量子技術(shù)的原子鐘，提供可靠的授時服務(wù)，降低對GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的依賴。

據(jù)報(bào)道，英國海軍“威爾士親王”號航母是在赴挪威參加演習(xí)前完成這款原子鐘系統(tǒng)的加裝工作。英國海軍希望在演習(xí)中測試該系統(tǒng)性能和實(shí)用性，并在未來裝備更多英國海軍艦艇，甚至由英國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)攜帶使用。（成高帥、趙云）