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　　“梦天”一飞冲天！10月31日，海南文昌航天发射场，中国空间站梦天实验舱顺利升空。

　　被誉为空间实验“梦工场”的梦天实验舱，此次携带8个科学实验柜进入空间站。作为高精度时频实验柜的核心载荷，中国航天科工二院203所拥有自主知识产权的空间主动型氢原子钟和频标比对器首次进入空间站。

　　“我在发射现场见证了梦天实验舱升空的全过程，看到我们研发的产品首次进入中国空间站，心情无比激动。”虽然距离“梦天”发射已经过去了十几天，203所主任设计师周铁中仍难掩兴奋之情。

　　研发，要“人钟合一”

　　“梦天”成功飞天，为中国空间站带去了超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜等7个方面的8个科学实验柜。其中，高精度时频实验柜是空间站中最复杂的实验柜。

　　“高精度时频实验系统通过舱内不同特性原子钟组合，将建成世界上在轨运行的精度最高的空间时间频率系统。” 中国科学院国家授时中心主任、高精度时频实验柜科学实验系统指挥张首刚介绍，该系统产生的高精度时间频率信号，利用安置于舱外的微波和激光时间频率传递载荷向地面和空间一定范围传递高精度时间频率信号。

　　周铁中向记者介绍，高精度时频实验系统的空间载荷部分主要包括主动型氢原子钟等11个子系统，“主动型氢原子钟是高精度时频实验系统中的核心载荷，为空间时间频率系统提供基础时间频率信号，同时为小型化的主动型氢原子钟在卫星平台上的应用打下坚实的基础。”

　　十几年来，203所一直致力于原子钟相关产品的研发，是国内唯一同时从事“氢、铷、铯”3种原子钟研制的单位，目前已研发出指标从高到低、适应各种应用环境的原子钟产品。其中，核心专利“一种实现CPT原子频率标准的方法及装置”（专利号：ZL201510956144.9）荣获第二十一届中国专利金奖。

　　“2019年，当接到为梦天实验舱设计氢原子钟的任务，看到使用环境、体积和重量的要求时，感觉碰到了‘硬骨头’，以当时的产品水平根本无法达到预期目标。”周铁中说。

　　小型化、轻量化是203所面临的首要难题。为了满足梦天实验舱对氢原子钟体积、重量的要求，203所技术研发团队需要对整机进行全面优化改进。周铁中说：“大家都憋着一股劲，一定要啃下这块‘硬骨头’。”

　　技术攻关进入白热化，技术团队也进入了“人钟合一”的研发状态。“空间主动型氢原子钟分为物理、电路两个部分，涉及真空、磁学、热学、量子物理多学科领域，结构复杂，研制难度大。为保证整机如期交付，团队成员几乎牺牲了3年来的全部双休日和节假日，进行了大量的调试、测试，凭借咬定青山不放松的拼搏和韧劲，203所突破了一个又一个技术难点，保证了整机的性能实现和按期交付。”周铁中说。

　　“主动型氢原子钟采用了新型技术方案，具有优秀的中短期频率稳定度，在满足小型化的前提下，达到国内技术指标最高。”周铁中介绍，目前，203所在该领域已经拥有30多件发明专利和实用新型专利。

　　11月9日，主动型氢原子钟的研发任务暂告一段落，刚刚完成梦天实验舱科学实验柜加电开机保障任务的周铁中回到所里。谈及这段经历，周铁中难掩自豪之情：“作为一名航天人，能够为中国空间站建设贡献自己的一份力量，我感到无比的骄傲与自豪。”

　　创新，要“同频共振”

　　“随着火箭的升空和在轨加电实验的验证，我们的载荷第一次在中国空间站正式运行。作为航天人的一员，我由衷地感到自豪和骄傲。”203所副主任设计师王晓露所说的载荷，是该所自主研发的频标比对器。

　　在空间站中，频标比对器主要负责对高精度时频实验柜系统内各原子钟的性能进行测试和评估，并为其他载荷传递超高精度的时间频率信号。2019年底，频标比对器项目正式立项，2022年4月就要交付，研发时间还不到3年。

　　“国之所需，我之所向。”这是203所技术研发团队的信条。王晓露介绍：“这项任务时间紧、任务重，团队每个成员压力都非常大，因为我们深知，载人航天关系国家荣誉，关系人民民生，容不得半点闪失。为了项目的顺利完成，团队制定了详细的研制计划，研发人员要与载荷‘同频共振’。”

　　“频标比对器主要是对实验舱内原子钟开展性能评估，它的核心指标要高于地面载荷的指标。我们在地面载荷原有方案的基础上不断对其进行优化，针对每个关键节点进行了多项实验和验证。”王晓露介绍，这3年间，研发人员完成了从初样到正样两个阶段的研制工作，在空间站对功耗、重量要求比较严苛的条件下，满足了工程要求。

　　在梦天实验舱发射任务中，比对器的核心元器件首次采用国产元器件，通过机、电、热的设计改进，满足了可靠性、安全性、保障性、空间环境适应性和工效学的要求。“看似艰难的历程，我们全力以赴达到了，这也是一个全方位提升我们创新能力的过程。”王晓露介绍，目前，203所针对该载荷提交的专利申请已获得授权。

　　11月初，随着梦天实验舱8个科学实验柜的加电开机，203所研发的主动型氢原子钟和频标比对器正式在空间站运行，“它们将极大地提高我国太空实验室在时间频率方面的研究成效。”王晓露说。

　　从“天和”到“问天”再到“梦天”，星空浩瀚无垠，探索永无止境。一批又一批像203所一样默默奉献的技术研发团队，他们用心血和汗水铺垫创新之路，他们的征途永远是星辰大海。（本版策划：冯飞 摄影：曾嘉 版式设计：姚立辉）

（文章来源：中国知识产权报）

（编辑：邵京京  责任编辑：吕可珂  审校：崔静思）

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