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中国科学家研制出小型铯原子喷泉钟，“深刻改变未来战争性质”
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张菁娟zhangjingjuan@guancha.cn
【文/观察者网 张菁娟】时间和人们的生活息息相关。自古以来，人类对时间测量的极致追求从未停步。
据香港《南华早报》7日报道，中国科学家研制出一种超精密原子钟，可以“深刻改变未来战争性质”。
这种小型铯原子喷泉钟NIM-TF3具有优异的长期稳定度和准确度性能，同时具有自动化、小型化、可移动的优点，有望用于无人值守的车载守时系统。它的体积小于0.6×0.7×1.5m³，与一个单开门冰箱差不多，可以装载到军用卡车上进行长途运输，即使道路颠簸，运输条件恶劣，它仍可保持计时偏差小于万亿分之一秒。
报道称，这一壮举曾被认为是不可能实现的，因为只有制定国际标准时间的原子钟才能达到如此精度，而这些原子钟的体积都很大，且需放置在有防护措施的实验室中，不受任何环境因素的干扰。
NIM-TF3的物理系统
高精度授时系统是现代战争的基础。报道指出，此类时钟能使相隔数千英里的雷达协同工作，以探测和跟踪难以捉摸的隐形飞机。此外，它还能提高电子战的信号质量，并使传输大量数据变得更加容易。
据报道，NIM-TF3的长期稳定性远高于美国目前最好的可移动原子钟，使中国军队在“与美国陆军在电子战、定向能武器和无人技术领域”的竞争中具有显着优势。
不仅如此，精确度极高的计时设备甚至可以让科幻小说走进现实，例如将不同作战平台发射的激光或微波组合成一束致命的光束，以巨大的能量摧毁敌人。
小型铯原子喷泉钟NIM-TF3是由中国计量科学研究院制造的，它可以长时间自主运行，无需专业维护。林平卫教授领导的项目组2024年12月发表在《计量学报》上的文章《用于守时系统的小型铯原子喷泉钟》对NIM-TF3的物理系统、光学系统、微波系统和电控系统进行了详细的介绍。
文章指出，传统的守时原子钟组通常由铯束钟和氢钟组成。氢钟提供了优良的可靠性和良好的短期稳定性，但长期的频率漂移限制了它们的精度。具有高频率稳定性和低频率漂移的铯原子喷泉钟被用作校正氢钟频率漂移的主要频率标准，通过复现SI单位秒，提供长期的稳定性和准确性。
铯原子喷泉基准钟（NIM6） 中国计量科学研究院
然而铯原子喷泉基准钟在实际应用中受到多方面限制，包括装置复杂、长期运行可靠性差、需要专业人员维护、复制成本高、研制周期长等问题。
为了克服这些挑战，林平卫和他的同事们进行了大量创新。例如，他们去掉了常规铯原子喷泉钟上端的离子泵，将其移至与喷泉钟中间的探测区水平相接的位置，这一设计不仅保障了喷泉管内高真空度，还显著减小了系统体积。他们还在关键处理程序采用汇编代码编写，大大提高了效率。
NIM-TF3的光学系统
本文系观察者网独家稿件，未经授权，不得转载。
标签 原子钟- 责任编辑: 张菁娟
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