卫星导航系统是一个国家最重要的太空信息基础设施之一，在国防安全、地质测绘、电信通讯、水利渔业、交通运输、减灾救灾、公共服务等诸多领域都发挥着不可替代的重要作用。我国从2000年开始探索建设拥有自主知识产权的北斗卫星导航系统，经过十多年的不懈努力，北斗系统已经发展成为继美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统之后的第三个成熟的全球卫星导航系统。

　　北斗卫星导航系统是我国国防安全的重要保证

　　虽然我国的北斗系统取得了令世人瞩目的辉煌成就，但是要想真正掌握独立自主的核心技术绝非一帆风顺。原子钟堪称是导航卫星的“心脏”，也是研制难度最大、技术含量最高的关键载荷，因为卫星导航的核心就是时间测量，1纳秒（十亿分之一秒）的时间误差将导致0.3米的距离误差，如此精密的时间测量只有原子钟才能做到。现有卫星导航系统所使用的原子钟类型分为氢原子钟、铷原子钟、铯原子钟三种。

原子钟是导航卫星最关键的核心部件，过去我国只能依赖进口

　　美国GPS系统使用的是铯原子钟和铷原子钟结合的授时方式。欧盟的伽利略系统、俄罗斯的格洛纳斯系统、我国的北斗系统均采用铷原子钟和氢原子钟结合的授时方式。在北斗系统研制的初期，我国并不具备自主生产原子钟的能力，只能高价从欧美购买，美国对我国实施了严密的技术封锁，欧盟也乘机漫天要价狮子大开口，严重威胁着北斗系统的使用安全。从北斗二号卫星开始，我国采取了两条腿走路的方式，将进口的原子钟和国产的原子钟同时装星运行。

北斗三号卫星的原子钟已经实现了全国产化

　　2007年我国首批国产铷原子钟上天服役，实现了国产星载原子钟零的突破。2015年我国又再次成功发射搭载国产氢原子钟的北斗二号卫星。2017年发射的北斗三号卫星已经实现了国产的铷原子钟和氢原子钟全面替代进口产品，卫星使用的5万多个元器件，国产元器件的比例超过90%，其中包括星载处理器（龙芯CPU）在内的所有关键部件也全部实现了国产化，标志着我国的卫星导航系统全面掌握了自主核心技术。

　　2017年至2020年，我国计划发射35颗北斗三号卫星，服务范围为全球。其定位精度为2.5米，再配合地基增强系统，还可以提供米级、分米级，甚至厘米级的定位精度，系统的综合性能将与美国最新一代的GPS系统相媲美，而且部分性能更胜一筹。

　　对于美国独有的铯原子钟，我国也正在组织技术力量开展研制工作，作为必要的技术储备。除此之外，我国又将目光瞄向新概念的汞离子微波钟。汞离子微波钟是人类已知的最精确的时间测量仪器，也是世界公认的最难研制的星载原子钟。在体积功耗不变的情况下，可比现有星载原子钟的性能指标提高1至2个数量级。我国已经首次完成了氧化汞的装载实验，迈出了汞离子微波钟技术验证的关键一步，并有望在全球率先实现工程化应用，从而推动卫星导航技术取得革命性的突破。
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