第10章 去尼玛的微创新(1 / 2)

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“碱金属族元素谐振计时技术”这个名字听起来有点高大上,许多理科基础不好的看官或许会被吓住。

但如果说这玩意儿的另一个通俗名称“原子钟”,基本上初中生都略有耳闻。

前面一个名字,只不过把技术路线特性都摆明在题面上了:原子钟一般是利用元素最外层电子受激跃迁到高能电子层后、自然回落到低能层的自然共振周期,来实现精确计时的。

为了达到这一目的,选用的原子一般都是天然状态下、最外层只有一个电子的元素,也就是高一化学课就教过的“碱金属族元素”,氢锂钠钾铷铯钫。

理论上电子层数越多、最外层电子越活泼的元素,谐振频率越快,制成原子钟之后精度自然也就越高。所以氢原子钟一般是同族当中精度最低的,但胜在便宜。

而到了最高的铯原子时,自然定义“最外层那个电子跃迁91亿9263万1770次的时间,为1秒”,可见精度有多高。(钫是强放射性元素,半衰期只有22分钟,基本不会用。所以到铯为止)

看到这儿,有些地球读者就会诧异了:地球人为了阿波罗登月,60年代就造出氢原子钟了,铷/铯那些也都在七八十年代陆续弄出来。蓝洞星在这个领域的水平怎么这么辣鸡?

说到底还是蓝洞星航天发展缓慢,都靠商业卫星推动,所以70年代后期才有氢原子钟。后续商业卫星对精度要求提升不大,也就靠修修补补提升精度,没打算花大钱继续搞代际颠复式创新。

东海大学的物理化学系,也算是国内比较,是计时器精度提高几倍,定位精度就能提高几倍。”

对于一个卫星定位系统来说,最核心的竞争力当然就是定位精度了。

所以一听说新原子钟居然能提升定位精度,周轩立刻就是眼神里闪过一丝贪婪的光芒。

“这个原理上是怎么实现的?计时精度怎么就能转换成定位精度呢?还有你是怎么想到这些的?”周轩搓着手,忍不住追问。

同时他对表弟的能力也有些怀疑。

“你别忘了,我可是选送过国家物理奥赛队的。有些时候,基础好,善于联想,就能融会贯通。”顾玩不得不先解释一下自己的知识来源,让表哥别怀疑他被外星人附体了,然后才开始解释技术原理,

“至于原理,其实很简单——gps是根据三星测距法提供某个地面信号源的坐标定位的。所以说,‘测量某颗卫星与地面信源之间的距离’这一步的精度,就决定了定位的精度。

那么,gps又是如何测定卫星与地面信源距离的呢?其实就是靠电磁波通讯时间乘以光速,就等于往返距离——当然具体到工程上,还要考虑大气层的介电常数和相对磁导率,也就是代入s=(e*μ)^0.5公式,因为这不是全程在真空中传播。

在其他传统科研领域和航天遥感领域,几十万年慢一秒的原子钟,和300万年慢一秒的原子钟,其实没什么差别。但是在光速测距问题上,误差就被放到极大了,因为光速太快,一秒大约30万公里,所以误差1毫秒也有300公里,1微妙300米。

一部几十万年才慢1秒的氢原子钟,在太空上无校准使用几个月甚至一两年后,累计误差可能有几微妙,相应的定位误差就可能有几百米。

而如果研发了铯原子钟作为gps卫星的测距定时器,误差就可以缩小到五六十米,而且将来只要铯原子钟进一步深挖潜力,这个精度还能提高——这不就找到巨大的商业化变现可能性了么?

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