為北斗系統裝上“中國心”

中國科學院武漢物理與數學研究所研究員梅剛華領導的課題組，是我國最早開展星載原子鐘研究的團隊。經過20多年的潛心技術攻關，他們的成果獲國家科技進步特等獎1項，國家技術發明二等獎1項，軍隊科技進步一等獎1項。

作為我國星載原子鐘技術的開創者、北斗衞星導航系統星載原子鐘的主要研製者，梅剛華成功研製了我國完全自主知識產權的星載銣原子鐘，為北斗裝上“中國心”。

用專注詮釋科學家的工匠精神

什麼是科學家的工匠精神？梅剛華認為：“天上不會掉餡餅，做科學工作，心態一定要靜下來，要肯花時間專注地做好每一件事情。”

衞星導航系統通過衞星與用户間無線電信號傳播時間測量來確定用户的三維位置座標。如果能將光束傳播1米距離的時間測準，系統就具備了1米的定位精度。這種精度的時間測量只能用原子鐘來完成，所以星載原子鐘是導航衞星的心臟，對系統的定位導航精度有決定性影響。

梅剛華用了20多年專注地做好了一件事，為中國的導航衞星做最好的“心臟”，為北斗裝上了“中國心”。

上世紀90年代, 我國制定了北斗衞星導航系統“三步走”發展戰略。當時，星載原子鐘技術僅為少數西方國家所掌握，在我國屬於技術空白。

能否實現原子鐘技術突破，關係到我國北斗系統建設的成敗。而星載原子鐘機理複雜、技術難度極大，要實現從無到有的突破，其難度可想而知。

原子鐘的核心部件微波腔只有一個膠捲大小，要在裏面特定位置打幾個槽，寬度是多少，深度是多少，當時沒有計算機模擬仿真技術，梅剛華只能一點點地嘗試，一個個地摸索，幾抽屜的試驗品都是他在無數個日日夜夜、反反覆覆的實驗中打磨出來的。

終於，他憑藉着不服輸的倔強，成功研製了開槽管微波腔，奠定了銣鍾高穩定度和小型化技術基礎。國內權威專家認為該技術是我國科技工作者在原子頻標方面作出的“不可多得的創新性貢獻”。

攻克第一道難關後，梅剛華又把目標鎖定在銣光譜燈上，這是銣鐘的另一個核心部件。通常的譜燈光強起伏大，銣樣品消耗快，無法在衞星的真空環境下工作。梅剛華帶領團隊通過無數次試驗，發明了一種新型光譜燈，能夠在真空條件下長期穩定工作，克服了限制銣鍾壽命和衞星環境適應性的主要障礙。

20年實現由空白到領跑

星載原子鐘不僅有極高的精度要求，還有苛刻的壽命、可靠性和衞星環境適應性的要求。

1997年梅剛華承擔國內第一個星載原子鐘預研項目的時候，我國的銣原子鐘精度比國際水平差了兩個數量級，壽命、可靠性和衞星環境適應性則完全沒有設計概念，一切都需要從零開始。

梅剛華和他的團隊20年如一日，一步一個腳印，先後研發出三代星載銣原子鐘產品，實現了我國星載銣原子鐘技術從跟跑、並跑到領跑的發展。

2004年，北斗二號衞星系統進入工程建設階段，高性能星載原子鐘受到歐美髮達國家禁運，引進受挫，成為北斗工程關鍵技術瓶頸。

梅剛華帶領團隊在前期技術攻關的基礎上，在不到兩年時間裏，研製出第一代具有完全自主知識產權的星載銣鍾正樣產品，核心指標達到國際先進水平。隨着北斗三號全球衞星系統建設啓動，他們很快研製出第二代星載銣鍾工程產品，主要指標提高了近5倍，使這顆“中國心”具備了與世界最高水平相當的強大能量。

此後，梅剛華在國內首次提出高精度星載銣原子鐘研發計劃，並於2016完成，使我國星載銣鍾技術達到國際領先的水平。

不忘初心繼續前行

回想20多年前，梅剛華在導師朱熙文老先生的殷切期望下，毅然立志研製中國最好的星載原子鐘，這顆火熱的“初心”一守就是20餘年。

作為已經取得諸多成就的國內原子鐘領域知名專家，梅剛華沒有放鬆對自己的要求。怎樣才能把銣鍾做得體積更小，重量更輕，精度更高……一個又一個問題，他自問自答，在無數次枯燥無味的實驗中，在堆滿了試驗品的倉庫中，他和團隊默默地尋找着答案。

如今，高精度的時間頻率信息成為眾多信息系統的關鍵要素，對原子鐘的應用需求也越來越多。梅剛華的研究團隊瞄準目前國際上原子鐘的主要發展趨勢，在高性能銣原子鐘領域又取得了新的突破。

去年，他帶領團隊研製出一種超高精度星載銣原子鐘，再次刷新了銣原子鐘的性能指標。團隊還以這些攻關成果為基礎，開發出一系列星載銣原子鐘，可以滿足不同衞星平台、不同載荷的需要，形成“型譜化”產品。

“中國心”星載原子鐘承載着中國衞星導航事業的發展，承載着梅剛華一生的願望。心之所向，樂此不疲，他正不斷前行。