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中國科學(xué)院國家授時中心：為“北京時間”讀秒
2025/01/02 09:28 來源：人民網(wǎng) 閱讀：1.6萬
“鐺鐺鐺……”新年的鐘聲敲響,，跨過“北京時間”零時整，華夏大地迎來嶄新的2025年,。
我國幅員遼闊,，不同地域的時間是如何做到分分秒秒同步，各個角落的新年鐘聲又是如何做到準(zhǔn)點(diǎn)敲響,？走進(jìn)位于中國科學(xué)院國家授時中心,，這些問題都將找到答案。
打破技術(shù)壁壘
“北京時間”從陜西發(fā)出
什么是“授時”,？——這是許多人第一次聽聞“授時中心”的反應(yīng),。“確定,、保持某種時間尺度,，通過一定的通信手段把這種時間尺度的信息傳送出去，供應(yīng)用者使用,，這一整套工作就是‘授時’,。”國家授時中心黨委書記竇忠介紹,，“授時”工作由來已久,，《尚書·堯典》記載：“乃命羲和，欽若昊天,，歷象日月星辰,，敬授民時?！薄笆跁r”的稱謂,，或許就來源于此?！霸诠糯袊?，‘授時’通常指授農(nóng)時節(jié)令，所以說授時工作是與天文學(xué)相伴而生的,?！备]忠說。
“授時”的概念看似陌生,，其重要性卻體現(xiàn)在國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的方方面面,。電影《我和我的祖國》“回歸”篇中，修表匠華哥以精湛的技術(shù)調(diào)校機(jī)芯,，幫助中英方代表與女港警的手表精確對準(zhǔn)時間,，為保障1997年7月1日0時0分準(zhǔn)時升起五星紅旗作出貢獻(xiàn),。在這里，“對表”的意義,，就是為了讓香港的回歸“一秒不差”,。通俗來講，“授時”就類似于電影中的“對表”,，用標(biāo)準(zhǔn)時間去校準(zhǔn)本地時鐘,。新中國成立后，全國統(tǒng)一采用首都北京所在的東八時區(qū)的區(qū)時作為國家標(biāo)準(zhǔn)時間,，稱為“北京時間”,。其實(shí)，人們?nèi)粘Ｉ钪性缇土?xí)以為常的“北京時間”,，發(fā)播的源頭并不在北京,，而在陜西。
“1964年,，我國第一顆原子彈爆炸成功后,，導(dǎo)彈和人造衛(wèi)星加快研制,，這兩項(xiàng)工作都高度依賴精準(zhǔn)的時間系統(tǒng),。”竇忠介紹,，因戰(zhàn)略急需,，國家明確提出“在西北地區(qū)建立無線電短波授時臺”。按照“靠山進(jìn)洞”的原則,，短波授時臺最終確定的臺址在陜西省蒲城縣城西北金幟山,。“當(dāng)時的金幟山人跡罕至,，但一大批專家和大學(xué)生爭先從上海,、南京、北京等地來到渭北高原的這座小縣城,，共同創(chuàng)建新中國第一代專用授時臺,，這就是‘326工程’?！备]忠介紹,。
為了一睹“326工程”的真實(shí)樣貌，記者一行人乘車前往蒲城縣,。在距離縣城不遠(yuǎn)的金幟山上,，可以看見一片上世紀(jì)六七十年代的老建筑?！斑@里是‘326工程’短波授時臺舊址?，F(xiàn)在我們看到的這些機(jī)房,，已于1998年隨著老短波授時臺的搬遷而停止使用?！眹沂跁r中心授時部主任段建文介紹,，短波授時臺“326工程”于1966年開始籌建，在建設(shè)初期,，廣大參建人員面對的是一無經(jīng)驗(yàn)借鑒,、二無技術(shù)積累的困境。但正是憑借著“一塊石頭一塊石頭地搬,，也要搬出一座天文臺”的斗志,，短波授時臺于1970年如期竣工?！皬拇?，我國擁有了完全獨(dú)立自主的專用授時系統(tǒng)，信號覆蓋半徑3000公里,，授時精度1毫秒（1毫秒為千分之一秒）,，并成為國際上主要的授時系統(tǒng)之一?！倍谓ㄎ恼f,。
從金幟山出發(fā)，不多時便到了蒲城縣橋陵鎮(zhèn)楊莊村,，此處是無線電長波授時臺所在地,，也是當(dāng)前“北京時間”長波授時信號的發(fā)出地?！昂教旒夹g(shù)發(fā)展和國防建設(shè)的需要,，對授時精度提出了更高的要求，長波授時臺在此背景下開始籌建,?！倍谓ㄎ闹钢矍俺仕乃瑰F形的天線介紹，“這就是長波授時系統(tǒng)的發(fā)射天線,。塔距400米,，塔高206米，還有7700平方米的地下發(fā)播機(jī)房,，工程量極其浩大,、復(fù)雜?！?983年,，長波授時臺建成，并正式承擔(dān)國家授時任務(wù),，信號覆蓋半徑1000公里,，授時精度1微秒（1微秒為百萬分之一秒）,。長波授時臺的建成，使我國陸基無線電授時精度由短波授時的毫秒量級提高到微秒量級,，躋身世界先進(jìn)行列,。1988年，被錢學(xué)森先生譽(yù)為“中國的一面大鐘”的長波授時系統(tǒng)獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎,。數(shù)十年過去,，如今的長短波授時臺經(jīng)過現(xiàn)代化技術(shù)改造升級，正以嶄新的面貌,，跳動出時代的頻率脈搏,。
為了滿足不同應(yīng)用需求，各國在建設(shè)著不同的有線和無線,、天基和地基的授時系統(tǒng),。“如今,，我國是世界授時技術(shù)手段最全面的國家,，較好地支撐著經(jīng)濟(jì)社會運(yùn)行，保障著國家安全,?！眹沂跁r中心主任張首剛說，“為了進(jìn)一步提高授時的抗打擊能力和精度性能,，通過融合現(xiàn)有授時系統(tǒng)和研制新的授時系統(tǒng),，我們還在建設(shè)著空天地立體交叉的國家授時體系,?！?/p>
貢獻(xiàn)大國力量
一秒背后的“技術(shù)長征”
對于從事時間工作的科學(xué)家而言，他們眼里的“時間”是什么,？“授時工作包含了國家標(biāo)準(zhǔn)時間的產(chǎn)生保持,、授時發(fā)播和接收用時?！备]忠介紹,，“除了長短波授時系統(tǒng)，位于西安市臨潼區(qū)的國家授時中心目前還承擔(dān)著標(biāo)準(zhǔn)時間,、標(biāo)準(zhǔn)頻率信號產(chǎn)生和保持等守時環(huán)節(jié)的工作,。”標(biāo)準(zhǔn)時間的產(chǎn)生和保持是授時發(fā)播的基礎(chǔ),。
標(biāo)準(zhǔn)時間,、標(biāo)準(zhǔn)頻率信號的產(chǎn)生關(guān)涉著我們對“秒”的定義?！皶r間的測量最開始是基于天文觀測——太陽在我們頭頂連續(xù)兩次通過時間間隔的八萬六千四百分之一,，就是1秒,。”張首剛介紹,，原子鐘面世后,，人們依據(jù)世界時，對原子躍遷頻率（周期）進(jìn)行了測量,，基于原子鐘重新定義了時間基本單位“秒”,。“現(xiàn)行時間單位‘秒’的定義涉及銫原子鐘,，電磁波振蕩頻率高達(dá)92億赫茲,，準(zhǔn)確度達(dá)到幾億年誤差1秒?！睆埵讋傉f,。
在日常生活中，“秒”是“嘀嗒”流逝的一瞬,；而在科學(xué)家眼中,，“秒”是必須自主掌握的重要技術(shù)。在新中國成立前,，我國標(biāo)準(zhǔn)時間的產(chǎn)生和發(fā)播曾長期被外國人主導(dǎo)并把持,；同樣，在原子時時代的最初數(shù)十年里,，中國人也未能實(shí)現(xiàn)對“秒”的真正把控,。
2005年，剛從法國學(xué)成回國的張首剛只身來到國家授時中心,，主持原子鐘研制和標(biāo)準(zhǔn)時間研究,。從“空白的團(tuán)隊(duì)”和“空白的實(shí)驗(yàn)室”，到2012年張首剛團(tuán)隊(duì)終于自主研制出第一臺國產(chǎn)銫原子噴泉鐘,，此后第二,、三臺原子噴泉鐘相繼問世，9種不同應(yīng)用類型的原子鐘陸續(xù)研制成功,，其間經(jīng)歷過成百上千次的實(shí)驗(yàn)和推倒重來,。
“一秒鐘”很短，轉(zhuǎn)瞬即逝,；“一秒鐘”也很漫長,，走過數(shù)十年技術(shù)“卡脖子”的歷史，也跨越幾個量級精度的突破,?！叭缃瘢覀儗τ?秒的測量，可以精確到小數(shù)點(diǎn)后17位,，我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國家標(biāo)準(zhǔn)時間產(chǎn)生的自主可控和性能先進(jìn),，并對國際標(biāo)準(zhǔn)時間的產(chǎn)生貢獻(xiàn)著大國力量?！睆埵讋傉f,。
標(biāo)準(zhǔn)時間的保持與服務(wù)是關(guān)乎國計民生的一項(xiàng)基礎(chǔ)工程。在國家授時中心時頻基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室,，“國際原子時”“協(xié)調(diào)世界時”“北京時間”的數(shù)值時刻閃爍,。“實(shí)驗(yàn)室的守時系統(tǒng)通過一組一定數(shù)量,、不同類型原子鐘的比對測量,，計算駕馭產(chǎn)生連續(xù)穩(wěn)定的本地原子時，再通過我們的銫原子噴泉基準(zhǔn)鐘校準(zhǔn)以及通過國際標(biāo)準(zhǔn)時間的每月校準(zhǔn),，形成既穩(wěn)定又準(zhǔn)確的地方原子時,，最后通過原子時與世界時協(xié)調(diào)，產(chǎn)生本地系統(tǒng)保持的協(xié)調(diào)世界時和北京時間,?！睍r頻基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室主任董紹武介紹，“實(shí)驗(yàn)室的守時系統(tǒng)每天24小時不間斷連續(xù)運(yùn)行,、產(chǎn)生北京時間的物理信號,。”兩套守時系統(tǒng)相互備份,，每時每刻都有專人值守,，實(shí)驗(yàn)室還有專門的供電系統(tǒng)應(yīng)對突發(fā)情況，所有的以防萬一都是為了守護(hù)一代代科研人員視若生命的北京時間,。據(jù)悉,，2017年以來，北京時間與國際標(biāo)準(zhǔn)時間的偏差一直在縮小,，從原來的5納秒（1納秒為十億分之一秒）到現(xiàn)在的1.5納秒,，位居世界第二。
再現(xiàn)精彩時光
地下迷宮變“時間遺產(chǎn)”
分秒積成的時間,，是一個外延豐富的概念——有物理的時間、生物的時間,、哲學(xué)的時間……置身國家授時中心,，更能深刻體會到時間的不同存在。近年來,，為使工業(yè)遺產(chǎn)資源得到合理保護(hù)和利用,，國家授時中心與蒲城縣政府共同合作，逐步開發(fā)利用長短波授時臺舊址?！拔覀兺ㄟ^一年時間,，將長短波授時臺舊址的環(huán)境按照原有格局進(jìn)行恢復(fù)、整理和修復(fù),，并在此基礎(chǔ)上建設(shè)時間博物館和科學(xué)家精神教育基地,。”段建文介紹,。
時間中有科學(xué)的力量與歷史的分量,。基于蒲城短波授時臺舊址改建而來的時間博物館是全國為數(shù)不多的以時間為主題的博物館之一,，于2023年10月正式開館,。主展館內(nèi)推出了“時間從哪來”和“寸尺光陰”兩個主題展，以“授時”為主題,，集合了豐富的歷史文物和授時科技成果,。段建文介紹，開館1年以來,，博物館共接待參觀游客25萬余人次,。
時間中更有精神的沉淀與生命的過往?！俺鲇诎踩紤],，長波授時臺發(fā)播控制系統(tǒng)當(dāng)時是以經(jīng)得住核襲擊的建筑標(biāo)準(zhǔn)建在地下。如今,，這座地下‘迷宮’已建設(shè)成為‘堅守使命·為國授時’科學(xué)家精神教育基地,。”蒲城縣委宣傳部副部長惠曙光介紹,，基地于2022年9月正式運(yùn)行,，目前已接待參觀游客3.3萬人次。在這里,，參觀者能夠于聲,、光、影中再睹老長波授時臺原貌,，切身感受苗永瑞等老一輩科學(xué)家為我國第一代長波授時臺從建設(shè)初期到完成國家一系列高精度授時發(fā)播任務(wù)的艱苦歷程,，深刻體會“淡泊名利、甘于清貧,、無私奉獻(xiàn),、科技報國”的“326精神”。
工業(yè)遺產(chǎn)中還記錄著一代人用熱血和汗水寫下的奮斗歷史與青春故事,。在采訪過程中,，記者遇見帶著家人來到長短波授時臺遺址參觀的屈阿姨,，50多年前，她曾在短波授時臺工作過一段時間,。再度回到曾經(jīng)工作生活過的地方,，屈阿姨心情激動：“眼前的一切還是那么熟悉，仿佛又將我?guī)Щ氐侥贻p時候,，回到那段艱苦又充滿理想的精彩時光,。”也許,，這便是工業(yè)遺產(chǎn)的魅力所在——老一輩科學(xué)家夜以繼日,、奮斗不息的崢嶸歲月，一代代科研工作者堅守使命,、為國授時的不懈追求,，透過高大的天線群、完好的設(shè)備間,，還有一張張記錄時光的老照片,，感染著來此探尋時間奧秘的每一個人。（記者 孟 揚(yáng) 張丹華 曹怡晴）