英國“威爾士親王”號航母上安裝的銫原子鐘及相關裝備。
據(jù)英國媒體報道，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，因而可獲取精準的授時服務信號。其研發(fā)涉及量子物理學、電學、結構力學等眾多學科。
公開資料顯示，這款基于量子技術的銫原子鐘，又名“MINAC”高精度定時標識系統(tǒng)，由美國工業(yè)傳感器巨頭泰萊達因科技公司在英國的子公司設計制造，主要利用銫原子能級躍遷所對應的周期時間，精確計時。整套系統(tǒng)采用緊湊設計，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。其標準輸出為1PPS（秒脈沖）&10兆赫茲，標準輸入為1PPS（秒脈沖），具有全自主啟動功能，可在啟動后短時間內(nèi)鎖定原子定時標識，并在面板上進行顯示。
目前，原子鐘主要用作高精度時間同步標識器，同時也可作為高精度計時元件裝配在衛(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，提供精確定時標識。另外，它還可應用于網(wǎng)絡時間協(xié)議服務器系統(tǒng)，進行計算機網(wǎng)絡時間同步。
隨著數(shù)字化、網(wǎng)絡化技術的發(fā)展，精準授時服務不可或缺。幾乎所有基礎設施如數(shù)據(jù)中心、通信系統(tǒng)、金融交易所、工業(yè)網(wǎng)絡、智能電網(wǎng)以及其他安全通信系統(tǒng)都需要精準授時服務。例如，無線通信網(wǎng)絡通過高精度的定時和與時間同步服務，實現(xiàn)大量語音、視頻和移動數(shù)據(jù)的傳輸。從技術角度看，獲得高精度的授時服務并非易事，主要取決于提供精準授時服務的信號來源是否可靠。
精準授時服務對軍艦接收信息，實施海上行動至關重要，有助于軍艦上各種復雜作戰(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，各國軍隊主要依賴GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)提供這一服務。一旦該系統(tǒng)出現(xiàn)故障或信號不可用，將嚴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的原子鐘，提供可靠的授時服務，降低對GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)的依賴。
據(jù)報道，英國海軍“威爾士親王”號航母是在赴挪威參加演習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中測試該系統(tǒng)性能和實用性，并在未來裝備更多英國海軍艦艇，甚至由英國海軍陸戰(zhàn)隊攜帶使用。（成高帥、趙云）