被美国封锁的GPS技术，原子钟误差不超1秒，北斗导航如何实现

　　你知道吗，之前曾一度被封锁的GPS技术，原子钟的误差37亿年不超过1秒，这是什么意思呢？北斗卫星导航系统的总设计师杨长风说过，卫星定位导航的命门是时间精度，也就是说，如果不是绝对精确的时间精度，那么导航卫星就没有存在的意义。所以对导航卫星来说，测量时间的原子钟，作用不亚于人体的心脏。
　　37亿年误差不超1秒，原子钟对卫星导航系统，到底有多重要
　　在这里做一个调查，如果您支持北斗导航技术，请您在评论区回复，了不起三个字，同时麻烦你长按点赞3秒，可以让更多人向我国的科学工作者致敬。本期就给大家介绍一下，原子钟是什么？为什么对卫星定位如此重要？我国的北斗卫星导航系统，又是如何突破技术封锁的？
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　　在了解原子钟之前，咱们先来看一下人类对时间的定义：在目前的国际单位制里，对秒的定义是，铯133原子基态的两个超精细能级之间跃迁，所对应的辐射周期时长的9192631770倍。有些人看到这个数字，可能会直接头大，因为没别的，实在是太难记了，为啥要以这么复杂的数字为标准，这不是难为人吗？其实答案说起来也简单，因为这个标准是全世界统一且稳定的。
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　　以前人们想要描述时间，就会给自己找一个统一的，并且不会发生剧烈变化的测量标准，比如日月星辰，又或是钟摆的振动频率，但到了现在，人们在各种高科技技术的帮助下，不仅发现世界各地的日月星辰存在差异，就连地球的自转也是不靠谱的。所以科学家经过研究，发现铯原子每秒震荡接近92亿次的频率，无论是上天还是下地，都稳定的让人惊叹，于是原子钟应运而生，再到后来人们将卫星发射到太空，原子钟就成了导航卫星的心脏。
　　在卫星导航系统里，1纳秒的时间误差反应到地球上，就是0。3米的距离误差，可能有人会觉得这没什么，但十亿分之一秒的误差就已经是0。3米，那如果是1秒的时间误差呢，还不得把你从国内定位到国外去啊。所以能实现精确时间测量的原子钟，对于卫星导航来说是很重要的，重要到什么程度呢，这么跟你说吧。
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　　在由导航卫星搭建的星地坐标系中，每个星座都有自己的坐标信息，通过测量我们和星座之间的距离，就能通过公式解出我们的位置。不过别看这个东西说起来简单，具体操作起来是相当复杂的，尤其是我们要实现的是地空之间的定位，这里面的距离测量和时间误差，失之毫厘就会差之千里，那些普通的计算时间的仪器，根本就完不成这样的任务。只有能在原子级别上稳定振动的铯原子，或是铷原子，才能达到最精密的时间测量。
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　　除了计时和导航，原子钟还一直推动着其它测量领域的发展，比如寻找宇宙中的暗物质就离不开它，所以原子钟的重要性已经不言而喻了。然而在21世纪以前，全球只有GPS卫星导航系统，才能使用这样的原子钟，就连欧洲的伽利略也没有突破。
　　只有天地间时间越同步，卫星导航定位的误差才会越小，我们在发展北斗卫星导航系统之前，就已经明白原子钟到底有多重要。然而技术这个东西，大家也知道，更高水平的技术一直被封锁着，我们就只能买他们生产的原子钟。
　　一开始为了研究原子钟技术，我们花钱买回别人的原子钟，但即使花费了大价钱，人家也不会把关键的技术指标交给你。所以到了后来，我们开始和欧洲的伽利略合作，不过国际电联规定，卫星的频率资源是先到先得，如果在规定的时间内没有使用，那么这个频率就会转让给别人。当时我们的北斗系统申请要使用的频率，马上就要到最后期限，所以和我们进度差不多欧洲的伽利略系统，直接将我们完全剔除出局。
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　　于是为了不被抢先，我国的科研工作者开始没日没夜的研究，最后终于赶在2007年，发射了第一颗，搭载国产铷原子钟的北斗一号。这时距离期限到达只剩7个小时，简直是生死时速。
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　　虽然到了北斗二号时，我们也使用了一部分国外的原子钟，但科研人员逐渐发现，无论是GPS还是欧洲的原子钟，其实还不如我国自己生产的产品，所以到了北斗三号，我们就完全开始使用，自己的铷原子钟和氢原子钟。自此在卫星定位导航系统上，我们已经达到国际最领先水平，而在这其中我们最应该感谢的，就是那些不眠不休的科研工作者，你觉得呢？张眼看世界，罗叔聊风云，喜欢的朋友记得点个关注。