甚高精度星载铷钟于2016年研制成功，2018年开始装备北斗三号卫星。

梅刚华带队去航天五院和八院参观、学习，回来后立即按航天单位的标准改造实验室。不久，一条符合航天规范的铷钟生产线雏形就出来了。他请来航天八院的专家，指导团队编写设计、工艺和试验文件。中国科学院派出监理组，对研制过程进行全程监理。“那段时间是最紧张的，整个团队夜以继日地工作，从没休过假，我自己则是累得头发一块一块地掉。”梅刚华说。

光强跳变的问题困惑了他们很长一段时间。最后梅刚华让博士生赵峰找来一台摄像机对着灯泡拍“电影”，终于弄清光强跳变是液化的“铷滴”在灯泡内表面“迁移”造成的。谱灯在真空中发光不正常的问题，他们通过大量实验，发现是由于灯泡散热不通畅，导致灯泡温度过高造成的。

甚高精度铷钟上天，标志北斗系统用上了最好的星载铷钟。梅刚华没有食言。

詹明生决定立即组建技术发展处和质量办公室两个管理部门，开始建设质量保证体系。

▲梅刚华研究员在工作

一晃，8年过去了。2000年，梅刚华团队研制出国内第一台星载铷钟原理样机;2004年，又研制出星载铷钟电性能样机，技术指标基本满足北斗系统的应用需求。

“归零”是航天行业一个专用术语，指产品出现故障以后，要按照“定位准确、机理清楚、措施有效、故障复现、举一反三”的要求，将故障现象和影响完全排除，保证产品上天执行任务时万无一失。

2004年，北斗二号系统星载铷钟进入工程样机研制阶段。

铷原子钟是根据“光-微波双共振”原理设计的。原子信号的强弱与物理系统的两个主要部件相关，一个是激励光共振信号的光谱灯，一个是激励微波共振信号的微波腔。光谱灯的作用像抽水机一样，将原子从低能级抽运到高能级。水可以自动从高处流到低处，但铷原子钟中的高能级原子，却不能自动回到低能级，必须用微波场去激励，它才能下来。所以把光谱灯做好，上去的原子就多;把微波腔做好，下来的原子就多;上去和下来的原子都多，原子信号就强，原子钟的稳定度就高。对于铷原子钟设计而言，光谱灯和微波腔是两块硬骨头。

他们对铷光谱灯的发光光谱做了更深入的研究，发现光谱谱线轮廓普遍存在变形和增宽。它对稳定度的影响，如果是一般的铷钟，完全可以忽略;但是要做世界上最好的铷钟，这个影响将是颠覆性的。通过反复试验，他们终于找到了解决办法。

十年是三千多个日日夜夜，几多辛苦，几多心血，只为拿到一个科学的设计数据。

仰望星空，北斗璀璨。2020年7月31日，中国北斗三号全球卫星导航系统正式开通。北斗系统的定位功能建立在时间的精准测量之上，原子钟被称为是导航卫星的心脏。梅刚华团队踔厉奋斗、呕心沥血，让这颗“心脏”生机勃勃。本版刊发著名作家黄传会报告文学新作，讲述梅刚华与北斗的故事。

梅刚华只有短暂的兴奋。他知道，北斗二号系统星载铷钟的性能，只相当于美国GPS系统铷钟20世纪90年代的水平。而眼下，GPS已经用上了新一代铷钟，技术指标又提升了差不多一个数量级。

有人形容梅刚华与北斗的关系是一见钟情。他热爱他的原子钟研究，因原子钟研究与北斗结下不解情缘，目标既定，矢志不移。这种专注、执着，支撑他一路走来。

【来源:人民政协网】

一台高性能铷钟，光有好的物理系统还不行，电子学系统也要做好。铷钟的频率稳定度既与原子信号强度相关，也和电路的噪声相关。对于一般精度较低的铷钟，电路的设计是不太困难的，但要做极品铷钟，电路的噪声就必须压得很低。原子钟的电路实际上是一个链条，由多个模块组成。为了判定噪声来源，他们一个个模块去找，去诊断，这里面包含了大量的仿真、模拟、测试和试验工作。

文章来源：《全球定位系统》 网址: http://www.qqdwxtbjb.cn/zonghexinwen/2022/0516/532.html

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