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【文/觀察者網(wǎng) 張菁娟】時間和人們的生活息息相關(guān)。自古以來，人類對時間測量的極致追求從未停步。

據(jù)香港《南華早報》7日報道，中國科學(xué)家研制出一種超精密原子鐘，可以“深刻改變未來戰(zhàn)爭性質(zhì)”。

這種小型銫原子噴泉鐘NIM-TF3具有優(yōu)異的長期穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度性能，同時具有自動化、小型化、可移動的優(yōu)點(diǎn)，有望用于無人值守的車載守時系統(tǒng)。它的體積小于0.6×0.7×1.5m3，與一個單開門冰箱差不多，可以裝載到軍用卡車上進(jìn)行長途運(yùn)輸，即使道路顛簸，運(yùn)輸條件惡劣，它仍可保持計時偏差小于萬億分之一秒。

報道稱，這一壯舉曾被認(rèn)為是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)橹挥兄贫▏H標(biāo)準(zhǔn)時間的原子鐘才能達(dá)到如此精度，而這些原子鐘的體積都很大，且需放置在有防護(hù)措施的實(shí)驗(yàn)室中，不受任何環(huán)境因素的干擾。

NIM-TF3的物理系統(tǒng)

高精度授時系統(tǒng)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的基礎(chǔ)。報道指出，此類時鐘能使相隔數(shù)千英里的雷達(dá)協(xié)同工作，以探測和跟蹤難以捉摸的隱形飛機(jī)。此外，它還能提高電子戰(zhàn)的信號質(zhì)量，并使傳輸大量數(shù)據(jù)變得更加容易。

據(jù)報道，NIM-TF3的長期穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于美國目前最好的可移動原子鐘，使中國軍隊在“與美國陸軍在電子戰(zhàn)、定向能武器和無人技術(shù)領(lǐng)域”的競爭中具有顯著優(yōu)勢。

不僅如此，精確度極高的計時設(shè)備甚至可以讓科幻小說走進(jìn)現(xiàn)實(shí)，例如將不同作戰(zhàn)平臺發(fā)射的激光或微波組合成一束致命的光束，以巨大的能量摧毀敵人。

小型銫原子噴泉鐘NIM-TF3是由中國計量科學(xué)研究院制造的，它可以長時間自主運(yùn)行，無需專業(yè)維護(hù)。林平衛(wèi)教授領(lǐng)導(dǎo)的項(xiàng)目組2024年12月發(fā)表在《計量學(xué)報》上的文章《用于守時系統(tǒng)的小型銫原子噴泉鐘》對NIM-TF3的物理系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、微波系統(tǒng)和電控系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

文章指出，傳統(tǒng)的守時原子鐘組通常由銫束鐘和氫鐘組成。氫鐘提供了優(yōu)良的可靠性和良好的短期穩(wěn)定性，但長期的頻率漂移限制了它們的精度。具有高頻率穩(wěn)定性和低頻率漂移的銫原子噴泉鐘被用作校正氫鐘頻率漂移的主要頻率標(biāo)準(zhǔn)，通過復(fù)現(xiàn)SI單位秒，提供長期的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

銫原子噴泉基準(zhǔn)鐘（NIM6） 中國計量科學(xué)研究院

然而銫原子噴泉基準(zhǔn)鐘在實(shí)際應(yīng)用中受到多方面限制，包括裝置復(fù)雜、長期運(yùn)行可靠性差、需要專業(yè)人員維護(hù)、復(fù)制成本高、研制周期長等問題。

為了克服這些挑戰(zhàn)，林平衛(wèi)和他的同事們進(jìn)行了大量創(chuàng)新。例如，他們?nèi)サ袅顺Ｒ?guī)銫原子噴泉鐘上端的離子泵，將其移至與噴泉鐘中間的探測區(qū)水平相接的位置，這一設(shè)計不僅保障了噴泉管內(nèi)高真空度，還顯著減小了系統(tǒng)體積。他們還在關(guān)鍵處理程序采用匯編代碼編寫，大大提高了效率。

NIM-TF3的光學(xué)系統(tǒng)

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