中國的授時系統是這樣發展起來的?

2019年10月02日 09:38 次閱讀 稿源:科學大院 條評論

有這么一座城市,被英國統治了長達155年,直到1997年才回到祖國的懷抱,她,就是香港。電影《我和我的祖國》中“回歸”這一段用藝術的手法,演繹了當年這激動人心的情景。其中最緊張的情節莫過于,怎樣保證香港能夠在1997年7月1日0時0分0秒準時回到祖國的懷抱。這需要依靠精準的授時,背后所反映的科技發展,和香港回歸一樣,也是一個“中國人民站起來了”的故事。

我們必須建立自己的授時系統

有的人可能覺得,確定時間、播報時間沒有什么技術含量,也沒必要非得自己做,其實不然。授時技術關乎國家的方方面面,2016年1月26日,美國GPS授時出現13微秒誤差,持續12小時,導致美國和加拿大警方、消防和EMS的無線電設備停止運轉;歐洲電信網絡出現故障;英國廣播公司電臺連續2天停播;英國電網系統也部分出現故障。沒有準確的時間,很多社會活動將不能正常進行,我們的生活也會陷入混亂。因此,授時技術對國家的發展是不可或缺的。

新中國成立以后,第一屆中國人民政治協商會議第一次會議決議:中華人民共和國的紀年采用世界公歷。紀年確定了年、月、日,北京時間確定了時、分、秒。隨著中華人民共和國科技、經濟等方面的發展,北京時間已經不單單是廣播電臺的呼號,而是一個系統,這個系統不但有年、月、日、時、分、秒的規定,也有秒以下的規定。秒以下的規定,就要靠現代化的長短波授時系統來實現了。

中國的授時系統是這樣發展起來的

一、326工程:短波授時臺建設,覆蓋全國

新中國的現代無線電授時發端于二十世紀五十年代的中國科學院紫金山天文臺的徐家匯觀象臺的BPV時號,后轉由上海天文臺負責,該時號每天在固定時段發播時間,滿足了當時國家建設的部分需要[5]。

然而,徐家匯觀象臺地處東南,且不能24小時連續發播,難以適應國家大規模經濟建設(特別是大地測量)的需要。因此,急需在內陸建設一個基本覆蓋全國的無線電授時臺,以滿足全國對毫秒級精度的標準時間需求。

1966年6月,中科院決定在陜西省蒲城籌建授時臺,代號為“中國科學院326工程”。短波授時臺進入實質建設階段。


短波授時臺(圖片來源:《北京時間:長短波授時系統》 )

1970年,中科院向國務院形成文件請求試播,文件受到了國務院的重視,由周總理親自批示。同年12月15日,開始試播。1973年8月,中國科學院組織有關專家對BPM短波授時臺進行技術審查,并提出擴建建議。1981年7月1日起,BPM短波授時臺正式承擔發播我國短波時號任務。與此同時,上海天文臺停止了BPV時號發播。

我國自主建設的無線電授時系統正式登場。

二、“3262工程”:長波授時臺建設,精度達到世界先進水平

BPM短波授時臺的建立,使我國具備了連續的、全國土覆蓋的高精度授時能力,基本適應了國民經濟建設的需要,滿足了毫秒量級用戶的需求。

然而,繼第一顆原子彈試驗成功后,我國正抓緊進行人造衛星和戰略武器運載工具發射試驗準備,急需建立一個完全獨立、自力更生的具有更高精度的授時服務體系,以滿足國防和國民經濟飛速發展的需要,并與國際授時領域迅速發展的新技術接軌。

早在西北授時臺的選址過程中,國防部門就建議建立長波、超長波授時臺。“651工程”的“時間統一勤務系統初步方案”中把采用長波授時,在西安地區建立以原子時標準為基礎的長波授時臺列為最佳方案。1972年1月18日,中國科學院以長波授時臺作為“326工程”的第二期工程,確定其代號為“3262工程”。

歷時十五載,1987年1月2日,國家科委頒發了“長波授時臺”國家級鑒定證書。BPL長波授時臺由試播轉為每天定時發播,正式開始承擔我國的長波授時任務。


長波授時臺(圖片來源:《北京時間:長短波授時系統》 )

長波授時系統將我國陸基無線電授時精度由千分之一秒的毫秒量級提高到百萬分之一秒的微秒量級,授時精度提高了1000倍,躋身世界先進水平[5]。

它的建立為我國國民經濟發展、國防建設、國家安全等提供了可靠的高精度的授時服務,滿足了國家需求,完成了我國歷次“神舟”飛船發射和返回、登月計劃和衛星發射等任務的時間測定保障,多次受到國務院的賀電嘉獎[5]。

三、電話授時:精確、方便的語音校時服務

隨著計算機及其網絡應用的普及,特別是互聯網+的應用,授時服務的范圍越來越廣泛,授時服務的需求逐步呈現高精度、高可靠、高安全的特點,同步計算機時鐘已成為時頻服務中應用廣泛的一個領域。

中國科學院國家授時中心于1998年建成局域電話授時系統,2004年5月,開通標準時間語音報時服務。該項服務的開通為廣大用戶提供了一種精確、方便的語音校時服務。


電話授時(圖片來源:《北京時間:長短波授時系統》 )

四、網絡授時:讓計算機同步國際標準時間

隨著互聯網的普及,通常每隔兩三天,計算機的時間就會產生1秒誤差。國家授時中心于2001年建成廣域網授時系統。自開通以來,為大量用戶提供了校時服務,使用戶的計算機顯示時間與國際標準時間準確同步。2010年,網絡授時服務器應答用戶授時請求數全年累計近220億次,平均每天6000萬次[2]。

五、衛星授時:納秒級的時間比對

我國的北斗衛星導航系統運行后,給我們提供了一種新的授時方法,衛星導航系統體現了時間和位置的相關性,利用精密的時間傳遞實現定位,然后又提供了一種精密時間傳遞的方法。衛星導航的授時為用戶提供10納秒量級的標準時間。以衛星導航系統為參考,開發了共視、全視等授時方法,實現了納秒級的時間比對。

看到這里,相信大家已經對授時有了較為完善的認知,授時技術對一個國家至關重要,隨著國民經濟的發展,我們對授時精度的要求會越來越高,未來我國的授時系統將呈現“星基為主,多系統兼容”的格局。也期待對授時感興趣的朋友們投身這一平凡而偉大的工作,我們一起共建更好的授時系統,為祖國的繁榮富強盡一份力。

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