新華社西安2月10日電 題：大國“鐘”匠——記中科院國家授時中心首席科學(xué)家張首剛和他的“時間團隊”

新華社記者張伯達、鄭昕

時間的產(chǎn)生、保持，以及把時間信息通過一定的方式傳送出去，叫作“授時”。自20世紀(jì)60年代以來，我國一代代授時人扎根大西北，甘坐冷板凳，篳路藍縷、創(chuàng)新自強，鑄就了精準(zhǔn)的“中國時間”。 ——題記

在舉世聞名的秦始皇兵馬俑所在地——西安市臨潼區(qū)，自西向東從西安主城區(qū)駛來的地鐵在抵達華清池站后，以一個近乎直角的角度折向北行。

一部分原因，是要避開東側(cè)約兩公里外的中國科學(xué)院國家授時中心，以免有可能影響從這里產(chǎn)生并保持的中國的國家標(biāo)準(zhǔn)時間——北京時間。

中科院國家授時中心在其前身陜西天文臺的建成之初，主要是為滿足國防與經(jīng)濟建設(shè)的急需而設(shè)立的。如今，中科院國家授時中心主任、首席科學(xué)家張首剛和他的“時間團隊”實現(xiàn)了多項關(guān)鍵核心技術(shù)突破，把我國標(biāo)準(zhǔn)時間與國際標(biāo)準(zhǔn)時間的偏差從100納秒減小到5納秒內(nèi)，使其整體性能位居世界前列，將國家利益鐫刻進“星辰大海”。

爭氣 立志要造“中國大鐘”

張首剛的辦公桌臺面夾層下鋪著一件白色T恤衫，印著一個桶狀精密裝置的圖案。

“T恤是我在法國巴黎天文臺畢業(yè)時同事們?yōu)槲叶ㄗ龅摹．嬅嫔系难b置，就是我參與改造的世界上第一臺銫原子噴泉鐘。”他說。

在國際單位制的七個基本物理量中，時間是測量精度最高、應(yīng)用最廣的一個。1967年，為提高時間測量精度，第十三屆國際計量大會修改了時間單位“秒”的定義，以反映地球自轉(zhuǎn)狀態(tài)的天文時“秒”變更為以原子內(nèi)部電磁振蕩周期計時的原子時“秒”。自此，一些物理學(xué)家為能否研制出關(guān)乎時間產(chǎn)生與保持的原子鐘，即原子頻率標(biāo)準(zhǔn)（頻標(biāo)）而努力，這不僅是一國時間頻率科學(xué)先進與否的戰(zhàn)略資源，更是國家主權(quán)的彰顯。

曾任北京大學(xué)常務(wù)副校長的物理學(xué)家王義遒說過：“在精確打擊時代，原子鐘的作用不亞于原子彈。”

“1998年，一名西方國家的知名物理學(xué)家在中國參觀后，說中國原子鐘實驗研究靠‘碰運氣’。我在與實驗室其他科研人員閑談中得知了這句話，被深深刺激，立志要做出一臺長中國人志氣的原子鐘。”張首剛說。

2005年，張首剛海外學(xué)成回國后離開北京，來到位于西安市臨潼區(qū)的國家授時中心，主持原子鐘研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)時間研究。

“當(dāng)時國家授時中心用于守時的小銫鐘完全依賴進口，更沒有基準(zhǔn)型銫原子噴泉鐘，就連相關(guān)研制設(shè)備和研究人員也都沒有。”據(jù)張首剛的大學(xué)校友且?guī)缀跬�期歸國的國家授時中心研究員郭文閣回憶，就是在這樣的條件下，張首剛從一個人起步、從單位一間地下室起步、從一把螺絲刀起步，搭建平臺、招募人才。

現(xiàn)如今，他建立起的國家授時中心量子頻標(biāo)研究室已擁有近百名中青年科研人員，并發(fā)展成為中科院重點實驗室；不僅自主研制出了國際先進的基準(zhǔn)型銫原子噴泉鐘，還在2018年實現(xiàn)守時型光抽運小銫鐘的產(chǎn)品化。

應(yīng)用廣泛的便攜化小銫鐘產(chǎn)品，此前50多年都被美國獨家壟斷。2017年，小銫鐘產(chǎn)品陸續(xù)對華禁售。

如今這款國產(chǎn)小銫鐘不僅已應(yīng)用在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、長河二號導(dǎo)航系統(tǒng)、5G通信系統(tǒng)以及北極科考等任務(wù)，也裝備在國家標(biāo)準(zhǔn)時間產(chǎn)生與保持系統(tǒng)。2021年11月，三臺國產(chǎn)小銫鐘在國際標(biāo)準(zhǔn)時間計算中取得貢獻權(quán)重，并被國際權(quán)度局推薦給各國用于標(biāo)準(zhǔn)時間的產(chǎn)生。

“那位說中國靠‘碰運氣’的外國科學(xué)家，在2019年的一次學(xué)術(shù)年會上碰到我時，對中國時頻領(lǐng)域取得的成就表示了欽佩。”張首剛說。

奉獻 賡續(xù)紅色血脈的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)

與張首剛的那件T恤衫同樣在他辦公室一放就是好幾年的，還有四瓶香檳酒。這是他從法國帶回來，起初是準(zhǔn)備在某次重大突破后和大伙兒慶祝用的。

可直到現(xiàn)在，哪怕他們?nèi)〉昧嗽俣嗫蒲型黄疲瑧c功酒都未啟封。張首剛說，并非無功可慶，而是授時人心中都有一面表盤：在對準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度性能永無止境的追求中，每一次付出的終點，都會周而復(fù)始成為新的起點。

近代中國，標(biāo)準(zhǔn)時間的產(chǎn)生和傳遞曾長期被外國人所主導(dǎo)并把持。新中國成立后，隨著大規(guī)模國防和經(jīng)濟建設(shè)的啟動，急需在內(nèi)陸腹地的隱蔽地點建設(shè)一座授時臺。

在周恩來總理關(guān)懷下，坐落于陜西省蒲城縣的陜西天文臺在1966年始建，并于1971年開啟短波授時。

參與陜西天文臺創(chuàng)建的，有不少是來自北京、上海、南京等大城市的科學(xué)家和青年大學(xué)生。曾任陜西天文臺臺長的漆貫榮回憶，當(dāng)時剛從南京大學(xué)畢業(yè)的他，與首批另外十多名青年下了火車轉(zhuǎn)汽車，下了汽車又步行才抵達遠離人煙的蒲城縣金幟山下。

回憶當(dāng)時眼前荒草叢生的工地，漆貫榮說：“就算是搬石頭，也要憑著雙手把天文臺建起來！”

短波授時臺的建成，使我國具備國土全覆蓋的陸基無線電授時能力，翻開了中國授時的新一頁。在此基礎(chǔ)上，長波授時臺小功率試驗臺于1976年7月試播，4個月后，信號正式每天定時發(fā)播。

“搞全國性的一個鐘……不光是對尖端技術(shù)重要，而且對我國自然科學(xué)，乃至整個科學(xué)的發(fā)展，都至關(guān)重要。”錢學(xué)森曾這樣形容長波授時臺的意義。

長波授時體系的建成，讓中國趕上了世界步伐。這項成果也在1988年榮獲國家科學(xué)技術(shù)進步獎一等獎。

在獨立自主的授時體系建設(shè)中，一批中青年科技工作者扎根西部、科技報國。為進一步適應(yīng)國家對授時工作的要求，陜西天文臺在1980年搬至臨潼，并于2001年更名為中國科學(xué)院國家授時中心。地址與名稱雖變但初心未改，新時代的授時人賡續(xù)著紅色血脈，執(zhí)著于鉆研與奉獻。

原子鐘是前沿理論和尖端技術(shù)的結(jié)晶，用十年乃至更久時間做出一臺原子鐘是常態(tài)。

授時人受的苦，有時不只是身體的苦：有的久坐患上腰椎間盤突出也沒時間去做手術(shù)，有的腳踝骨裂打著石膏拄著拐在春節(jié)假期跳進實驗室；但更多的，是與成百上千個部件儀器“長相廝守”坐冷板凳之苦。

光鐘是前瞻性原子鐘，國家授時中心研究員常宏負責(zé)著鍶原子光鐘的研制。在科研關(guān)鍵階段，身為家中獨子的他先后經(jīng)歷了父母的因病去世，其中父親去世前就已癱瘓六年。“以前最怕夜里接到電話，說家里老人有情況。”

但他說，在這全世界都盯著的戰(zhàn)略高地，想要搶占下來，時間窗口只有一兩年。國家的計劃，不能在自己這里耽誤了，再難也得咬著牙把研究推下去。

“造鐘是值得一生為之付出的事業(yè)，因為這是國家的戰(zhàn)略需求；造鐘也是一生干不完的事業(yè)，因為各行各業(yè)的發(fā)展進步對原子鐘性能，包括使用便捷度的要求無止境。”張首剛說。

投身這項事業(yè)至今的31年里，他帶隊研制出了9種不同應(yīng)用類型的新型原子鐘。

創(chuàng)新 不斷勇攀世界科技高峰

經(jīng)濟社會發(fā)展脈動的通信、電力、金融、導(dǎo)航等系統(tǒng)，其有效運行都有賴于高精度的時間同步。隨著社會的發(fā)展和科技的進步，授時系統(tǒng)不僅是關(guān)系國計民生的公益工程，還是關(guān)乎國家安全的戰(zhàn)略重器。

2003年，為滿足國家重大急需，國家授時中心與相關(guān)研究院所憑借時間頻率技術(shù)與天文科學(xué)理論的積累，用不到三年時間研制建成中國區(qū)域定位系統(tǒng)（CAPS）演示驗證系統(tǒng)，精度不亞于美國GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

“CAPS系統(tǒng)建設(shè)體現(xiàn)出‘勇于創(chuàng)新’的精神，依然在鼓舞著新時代授時人前行。”中科院國家授時中心黨委書記竇忠說，創(chuàng)新是引領(lǐng)科技進步的第一動力。黨的十八大以來，國家授時中心堅持自主創(chuàng)新不停步、走快步，在國家戰(zhàn)略的必爭領(lǐng)域加強布局、做強做大。

把比微波原子鐘精度更高的光鐘送上太空，實現(xiàn)高精度空間時間基準(zhǔn)，是當(dāng)前世界科技發(fā)展的前沿。張首剛和團隊的十多名中青年“鐘匠”，用十年打造出了中心的第一臺地面光鐘，如今的工作是把這臺鋪開來足有20多平方米的光鐘塞進不到1立方米的空間站實驗柜，其難度不只是器部件的尺寸縮小，更是系統(tǒng)與工藝的再造，需要突破系列關(guān)鍵技術(shù)。眼下，這臺“爭氣鐘”正加緊在國家授時中心研制。

“國家授時中心的時間頻率研究和授時工作取得長足的進步，就是有這群可愛的同事們。”張首剛說，“國家人”做“國家事”、“國家隊”擔(dān)“國家責(zé)”，國家授時中心始終把國家利益放在首位，致力于填補一個又一個國內(nèi)空白：

——重啟世界時這一戰(zhàn)略資源的自主測量，擺脫此前世界時數(shù)據(jù)對國外的依賴，保障我國航天任務(wù)的順利進行。

——啟動高精度地基授時系統(tǒng)建設(shè)，將光纖授時與改進后的長波授時結(jié)合形成地基授時，并與衛(wèi)星授時融合，搭建天地一體的授時體系。

——發(fā)展網(wǎng)絡(luò)時間傳遞及應(yīng)用新技術(shù)，在云端建立節(jié)點，建立起網(wǎng)絡(luò)授時系統(tǒng)，填補高精度“北京時間”在網(wǎng)絡(luò)空間的缺位。

……

“國家利益拓展到哪里，我們的授時服務(wù)就跟到哪里。”張首剛說，授時人將賡續(xù)紅色血脈，弘揚“兩彈一星”精神和老一輩科學(xué)家精神，堅持自主創(chuàng)新引領(lǐng)高質(zhì)量發(fā)展，在新時代的授時工作中奪取更大的成績。（參與記者：梁愛平、張晨俊、張博文）