■吴 巍

让中国“北斗”光耀神州
——记国家科技进步奖特等奖获得单位之一航天科工二院203所“北斗”原子钟团队

■吴 巍

前不久，“北斗”二号卫星工程荣获2016年国家科技进步奖特等奖，中国航天科工二院203所作为“北斗”二号卫星工程核心载荷产品星载原子钟的配套单位，成为本次国家科技进步奖特等奖获奖单位之一。

203所“北斗”原子钟团队用15年的坚守与执著，在科技前沿取得了重大突破。这个团队为“北斗”二号卫星交付了13个批次、26台自主研制的星载原子钟，创造了所有批次零故障的运行记录，实现了卫星关键部件的自主可控，达到国际先进水平。标志着我国已经完全掌握了星载原子钟的研制技术，完全摆脱了国外导航原子钟的束缚，使我国已经成为继美国、俄罗斯之后完全自主建立导航定位系统的国家，扭转了我国核心技术受制于人的被动局面，实现了从跟跑者到领跑者的转变。

星载原子钟是卫星导航定位系统的核心，为卫星系统提供高稳定的时间频率基准信号。其输出的时间频率信号的稳定性直接决定着定位和导航精度，也决定着在无地面监测站进行同步校准情况下，其自主提供高精度时间信号的能力。由于其重要的战略地位，国外一直对中国实行禁售。

“北斗”二代导航卫星高精度星载原子钟负责人李春景介绍：“要搞全球导航，首要条件就是要有原子钟！可现实却很残酷，我们国家在搞“北斗”之前原子钟技术非常薄弱，原子钟产品全靠进口。进口钟不仅价格昂贵，而且关键技术掌握在外国人手里，将使“北斗”系统潜伏巨大安全隐患，原子钟产品只有靠自己干一条路可走！

星载原子钟是“北斗”二代导航卫星研制难度最大的产品之一，原子钟的工作原理涉及量子力学、电学、热学以及光学等学科，指标要求相当苛刻，在航天系统中属于研制难度最大的产品之一。在研制过程中，“北斗”总师、“两弹一星”功勋孙家栋老总，曾多次亲临203所视察原子钟研制情况。他坚定地说：“我们自己的导航卫星一定要用我们自己研制的原子钟！”

做原子钟是项非常“熬人”的工作，为了保证24小时不间断地测试，经常是白天调试，晚上就盯在测试仪器前观察数据，一测就是一整夜时间。在日夜兼程进行调试的阶段，大家就像上了发条的钟一样连轴转。项目负责人李春景回忆说：头一次体验三天三夜不合眼，那种上眼皮如同坠了铅的感觉记忆犹新。

没想到有了头一回，还有第二回、第三回，几次测试节点和交付节点前必须完成任务，发射进度容不得你有半点含糊。就是这种执着的精神，他们打赢了攻坚战，国产原子钟问世了，并解决了寿命评估、长期稳定度测试等问题。

为了搞定微波信号温度系数、伺服系统稳定性等技术难题，团队白天黑夜连轴转进行实验、验证。环境试验时，团队成员多班倒，进行日夜守护和记录数据。大家都有过这样的神奇经历，做梦经常会梦到原子钟联调的情景：如何接线、如何搭电路，甚至示波器上如何显示，如同真实的工作场景一般。有时，技术人员一觉醒来，立马翻身跳下搭在办公室的行军床，赶紧将梦中的情境付诸现实，困扰多日的问题终于解决了。2005年，203所交付了我国首批两台星载原子钟工程化初样鉴定机，标志着我国原子钟自主化迈出了一大步。

在项目攻关阶段，微波稳定性一调就是十几天，不停的仿真、试验论证、做温度试验，既要保证可靠性，还要保证性能优良。原子钟目前的性能指标已经接近了极限，想再提高一点都非常困难。测试过程中需要特别精细，不能容忍任何性能上的缺陷。他们通过计算机进行仿真，再将仿真参数拿到电路系统上，看调试结果与仿真结果是否能达到预期效果，并在温度变化范围内鉴定稳定性，观察温度变化与微波功率的变化情况。温度每变化一度，微波功率就发生变化，最终使微波功率温度稳定性提高。一遍又一遍摸索参数，进行仿真，得到解决。“我们必须把每一个细节做到极致，力争最优的性能指标。”

为了保障更多的工作时间，两任项目负责人李春景和杨同敏，都是从刚刚入住的宽敞明亮的新家搬到了单位附近的筒子楼。家人埋怨，他们却顶着压力，坦然面对。李春景说，“房子差但离单位近，工作方便，反正我经常加班，房子也够家里人住得了。”

我国的星载原子钟在2007年上天服役了，中国人终于有了自己的原子钟。不靠任何人，掐住“北斗”脖子的手终于被砍掉了。目前，我国自主的星载原子钟不仅运行可靠，还超过了欧洲，达到了世界一流水平。