综述及基本情况
设施概述
中国科学院国家授时中心(简称 NTSC,原名中国科学院陕西天文台)建立并承担着我国标准时间的产生、保持和长短波授时发播任务。
长波授时系统(BPL)和短波授时系统(BPM)主要由时间基准保持系统、授时发播控制系统、BPM 短波授时发播台和BPL长波授时发播台等组成,1988 年被列为国家大科学工程之一。该系统主要为国民经济建设、国家安全等诸多行业和部门提供国家标准时间和标准频率服务,并为我国航天技术领域的火箭、卫星发射等提供可靠授时服务保障。
BPM 短波授时台 1966 年开始建设,1970 年建成并经周恩来总理批准试播,1973 年为满足远洋授时需求对其进行了扩建,1981 年经国务院批准正式发播我国标准时间和标准频率信号。
现 BPM 短波授时台每天以 4 种频率(2.5 MHz,5 MHz,10 MHz,15 MHz)24 小时连续发播我国地方协调世界时 UTC(NTSC)和世界时(UT1)标准时间、标准频率信号,信号覆盖半径大于 3 000 公里,用户时间同步精度为毫秒(千分之一秒)量级。
BPL 长波授时系统于 1973 年经国务院和中央军委批准建设,1978 年建成小功率长波试验台并执行国家授时保障任务,1983 年大功率长波授时台建成并替代小功率台开始执行国家授时任务,1986 年通过国家级技术鉴定。BPL 长波授时精度为微秒(百万分之一秒)量级。BPL 长波授时台的建成使我国陆基无线电授时精度达到国际先进水平,该成果荣获 1988 年国家科技进步奖一等奖,以彩车形式参加了新中国成立 35 周年天安门庆典活动。
BPL 长波授时采用罗兰-C 信号发播体制,发播脉冲信号中心频率为100 kHz,脉冲组重复周期为 60 ms,发射机脉冲峰值有效功率 2 000 kW,天线辐射脉冲峰值有效功率 ≥1 000 kW。地波信号作用半径 1 000—2 000 km2,天地波结合作用半径为 3 000 km2,覆盖我国陆地和近海海域。2009 年完成对其技术升级改造,现每天 24 小时发播,并采用数字调制发播方式发播时码和脉冲时刻数据,用户接收机实现了全自动定时功能,使我国在罗兰 -C 自主授时技术方面达到国际先进水平。
时间基准保持系统主要由高性能原子钟组、高精度时间频率测量比对和控制系统及高精度国际时间比对系统组成。主要负责我国地方原子时(NTSC)、地方协调世界时(NTSC)的产生和保持及参加国际原子时计算,是我国唯一保持地方原子时的时间基准系统,时间基准保持主要性能指标达到国际先进水平。同时为充分利用国内原子钟资源,同我国相关单位合作建有我国综合协调世界时 (JATC)实验系统。
目前,用于时间基准保持高性能 HP5071A 铯原子钟 22 台,氢原子钟 8 台;同国际权度局(BIPM)之间建有 GPS 共视比对系统,按期向 BIPM 提供原子钟比对数据并纳入国际原子时计算;同时与日本通信技术研究院(NICT)、法国巴黎天文台(OP)、德国物理技术实验室(PTB)和荷兰 VLS 实验室建有高精度卫星双向时间比对系统。与德国 PTB 间的高精度卫星双向时间比对数据纳入国际原子时计算。
同时,中国科学院国家授时中心为满足各类不同用户需求,在长短波授时系统基础上,建有网络授时、电话授时、低频时码授时、时间戳服务系统等,向用户提供可靠授时服务。于 2005 年建成的 CAPS 区域卫星导航授时实验系统,使我国转发式卫星(带有转发器通信卫星)精密测定轨达到国际先进水平。2014 年建成转发式卫星导航试验系统,构成天地一体化的卫星导航科学技术研究和试验平台。
研究进展与成果
长短波授时系统运行40余年来,一直连续为经济社会运行和国家安全等诸多行业和部门提供着高精度可靠的授时服务,满足了国家的需求。特别是为国家航天发射及战略武器试(实)验任务提供了准确可靠的时间频率信号,多次受到国务院和中央军委的嘉奖。
长短波授时系统产生和保持的国家标准时间主要性能指标达到国际先进水平,其中、长期稳定度在代表各国和地区的80多个时间实验室中,位居前列,是国家标准时间产生的最重要守时实验室之一。
BPL长波授时系统完成了现代化技术改造,使我国罗兰C自主授时能力达到国际先进水平。
同企业合作,成功研发了国际上首台光抽运小铯钟产品,主要性能指标达到国际先进水平,打破了国外技术封锁和产品禁运,满足了相关军民应用需求,实现了其守时技术自主可控,解决了“卡脖子”问题。
自主研制的冷原子铯喷泉钟和光晶格锶原子光钟实现闭环运行,性能指标达到国际先进水平。
以长短波授时系统为依托建成转发式卫星导航试验系统,为“北斗二号”卫星工程建设作出了突出贡献,作为重要参与单位之一,荣获“国家科学技术进步奖特等奖”。(中国科学院院刊供稿)
