第一届“科苑名匠”——梅刚华

　　天下难事必作于易，天下大事必作于细”。原子钟是精密技术，做原子钟是个精细活，必须大处着眼，小处着手，把每个技术细节都做到极致。大处着眼，就是眼睛盯着国际前沿，心里装着国家需求，不计较个人得失，坐得住冷板凳，耐得住寂寞。小处着手，就是用科学严谨的态度去解决每一个问题，迎难而上，不走捷径，注重细节，精益求精。我们倾注20年的心血，就干了星载铷原子钟这一件事。但这付出值得，因为从此我国有了自已的星载原子钟技术，我们也实现了“让中国的北斗用上最好的原子钟”的梦想。

　　--梅刚华　

　　人物档案 

　　梅刚华，中国科学院首届“十佳科苑名匠”获奖者。现任武汉物理与数学研究所研究部主任，研究员。我国星载原子钟技术的开创者之一，北斗系统星载原子钟主要研制者。带领研究团队，突破了关键技术，使我国的星载原子钟技术实现了从无到有、由有到强的跨越。曾荣获2016年国家科技进步特等奖、2017年中国航天基金奖等荣誉。 

　　　　

　　星载原子钟被称为导航卫星的“心脏”，它的性能直接决定卫星导航系统定位和授时精度。作为我国星载原子钟技术的开创者之一，中国科学院武汉物理与数学研究所的梅刚华研究员，为攻克我国北斗卫星导航系统的这一关键技术难关倾注了全部心血。 

　　国之所需心之所系   

　　卫星导航技术在国防、国民经济等众多领域具有广泛的应用价值。我国在上世纪90年代制定了北斗卫星导航系统“三步走”发展战略。星载原子钟技术作为卫星导航系统的关键技术，机理复杂，技术难度极大，当时仅为少数西方国家掌握，我国能否实现原子钟技术突破关系到北斗系统建设的成败。在从国外引进星载铷原子钟遭拒后，要建成完全自主可控的卫星导航系统，中国只能靠自己。

　　

 

　　国之所需心之所系。1997年，梅刚华担起了我国第一个星载原子钟预研项目的重任，从此与北斗系统结下了不解“钟情”。为打破西方垄断，让我国拥有自己的星载原子钟，他带领团队一头扎进星载铷原子钟技术研究，一干就是二十年。

　　孜孜不倦创新求索  

　　2004年，我国启动北斗二号卫星导航系统建设，星载原子钟成为工程技术瓶颈。在上百次实验的基础上，梅刚华带领研究团队发明了新型微波腔，提出长寿命光谱灯设计方案，发明了泡频控制技术，实现了星载铷原子钟精度、小型化、寿命、可靠性和卫星环境适应性五大关键技术的突破。  

　　2008年，梅刚华团队研制出我国第一代星载铷原子钟，精度为10亿分之三秒，达到当时国际先进水平，可满足卫星导航系统1米定位精度应用需求。这种原子钟批量应用于北斗二号卫星，为我国于2012年建成北斗二号卫星导航系统发挥了关键作用。 

　　2009年，我国启动北斗三号全球卫星导航系统建设。为实现建设国际一流的北斗系统的工程建设目标，梅刚华提出研制世界上性能最好的星载铷钟，并带领团队进行了更加深入系统的技术攻关。他们改进微波腔中微波场的分布特性，显著增强了原子信号；发展同位素和光学滤光技术，减小了原子信号的量子噪声；改进电路设计方案，显著降低了微波链路的电子学噪声，克服了电路系统对铷钟精度的影响；发展系统的参数优化技术，降低了光强和环境温度起伏对原子钟精度的影响。

 

　　在此基础上，梅刚华团队先后研制出第二代和第三代星载铷原子钟。第二代产品性能与国外最高水平相当，已批量装备北斗二号卫星。第三代产品精度达到每天100亿分之三秒，成为目前世界上性能最高的铷原子钟，可满足分米级定位需求，即将在北斗三号系统后续卫星上应用。 

　　矢志不渝逐梦一生  

　　为使我国的星载原子钟技术赶超世界先进水平，梅刚华及其团队日复一日、年复一年全力攻关，十余年来没有正常休过一个长假。为保证产品质量，他们不放过任何一个技术隐患，一个一个排查，一个一个解决，力求做到万无一失，充分彰显了矢志不渝、精益求精的工匠精神。  

　　梅刚华团队研制的星载铷钟，打破了国外的技术垄断，使星载原子钟从当初北斗工程建设的瓶颈转变为工程建设的亮点。他们用不到20年的时间，走完了外国人40多年走过的路，使我国的星载铷钟技术实现了从无到有、由有到强的跨越。梅刚华和他的团队也实现了“让中国的北斗用上最好的原子钟”的梦想。 

　　　 

　　2017年，梅刚华获首届全国创新争先奖和中国航天基金奖，2016年获国家科技进步特等奖，2015年获国家技术发明二等奖，2014获湖北省技术发明一等奖，2013年获军队科技进步一等奖和中国专利优秀奖。他还被总装备部和国防科工局授予“北斗二号卫星工程建设突出贡献个人”，他的团队被授予“北斗二号卫星工程建设突出贡献集体”。

　　在成果和荣誉面前，梅刚华没有满足，仍是不忘初心，砥砺前行。抬头望见北斗星，他心中有梦，便追逐一生。  

　　走进“北斗心”

 

　　作为导航卫星的心脏，高性能的星载原子钟对导航精度具有决定性作用。原子钟是利用原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备，其研发涉及到量子物理学、电学、结构力学等众多学科，目前国际上仅少数国家具有独立研制能力。 

　　星载原子钟分为氢原子钟、铷原子钟和铯原子钟。其中，氢原子钟稳定度指标最优，但研制难度也最高；铷原子钟具有体积小、重量轻、功耗低、技术难度较低、可靠性高等优势，为目前各国导航系统普遍采用；铯原子钟使用寿命短，但最大优势是具有低漂移特性。