中國社會(huì)科學(xué)網(wǎng)訊（記者陸航）

   時(shí)間是人類文明歷史的主線，人類在時(shí)間觀念里創(chuàng)造了人類歷史。6月23日9時(shí)43分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，成功發(fā)射北斗系統(tǒng)第五十五顆導(dǎo)航衛(wèi)星的同時(shí)，也標(biāo)志著北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成，全球組網(wǎng)后即將提供全天候、高精度的全球定位導(dǎo)航和精準(zhǔn)授時(shí)服務(wù)。衛(wèi)星導(dǎo)航授時(shí)系統(tǒng)作為一個(gè)國家重要的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，是一個(gè)國家自主和安全的保障基礎(chǔ)，無論是對(duì)于國防，還是社會(huì)生產(chǎn)、日常生活，都具有極其重要的戰(zhàn)略意義。

   人類的時(shí)間觀念來源于人類對(duì)自然的觀察，從時(shí)間觀念里我們了解了生命的自然規(guī)律以及生命規(guī)律甚至宇宙規(guī)律。古人“日出而作，日落而息”，從太陽出沒、晝夜明暗交替的這種最為明顯的天象變化，產(chǎn)生了對(duì)“日”的感性認(rèn)識(shí)；從月亮由圓變?nèi)?，再由缺變圓，于是逐漸產(chǎn)生了“月”的概念。通過對(duì)“物候”和季節(jié)時(shí)令的觀察逐漸產(chǎn)生了“年”的概念。這一切構(gòu)成了遠(yuǎn)古時(shí)代“觀象授時(shí)”非常豐富的內(nèi)容。神話研究學(xué)者、上海交通大學(xué)資深教授葉舒憲認(rèn)為，“觀象授時(shí)”就是觀測(cè)日、月、星辰在天空中的位置變化來確定日、月、年。在我國的神話傳說中有許多關(guān)于羲和的傳說。《尚書·堯典》載，羲和是負(fù)責(zé)觀象授時(shí)、確定時(shí)間的官員，專管“歷象日月星辰，敬授人時(shí)”。

   “古人觀測(cè)天象的目的在于確定時(shí)間，從而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供服務(wù)”。中國社會(huì)科學(xué)院學(xué)部委員、中國社會(huì)科學(xué)院研究生院教授馮時(shí)表示，中國先民在公元前5000年已學(xué)會(huì)了立表測(cè)影，并據(jù)此確定空間和時(shí)間，產(chǎn)生了原始的歷法；他們可以觀測(cè)北斗和二十八宿星象，這意味著中國天文學(xué)的二十八宿體系及以五宮為框架的天文體系都已建立。馮時(shí)認(rèn)為，事死如事生的喪葬理念使古人通過墓葬的設(shè)計(jì)再現(xiàn)墓主生前的現(xiàn)實(shí)世界，因而河南濮陽西水坡原始宗教遺存的天文考古學(xué)研究對(duì)中國文明起源的探索具有特別的意義。該遺址年代約為公元前4500年，以45號(hào)墓為中心，在南北約百米的區(qū)域內(nèi)，自北而南沿子午線等間距分布了四組遺存。最北的45號(hào)墓葬有墓主，墓主的東西兩側(cè)則分別擺放了蚌塑的龍虎，虎腹部位還有一堆蚌殼，表現(xiàn)二十八宿東西二宮的主要星象，而于墓主人足端又有以蚌塑配以人的脛骨擺出的北斗造型，這些設(shè)計(jì)使墓中的蚌塑圖像組成了一幅包括北斗和二十八宿龍虎星象及大火星的天文圖，其內(nèi)容與湖北隨州出土的公元前5世紀(jì)初的曾侯乙墓二十八宿漆箱蓋面星象圖完全相同。

   時(shí)間、空間、質(zhì)量合稱宇宙三要素，質(zhì)量是三要素中的原生要素，沒有質(zhì)量就沒有空間，沒有空間就沒有時(shí)間。時(shí)間是人類認(rèn)識(shí)世界的一把標(biāo)尺。人類的生活需要時(shí)間來將其有序化。每一個(gè)時(shí)代的計(jì)時(shí)工具，都代表著這個(gè)時(shí)代最高的科技水平。進(jìn)入工業(yè)革命后，人類利用無線電授時(shí)。1910年，法國率先在埃菲爾鐵塔頂端使用長波無線電信號(hào)發(fā)射器進(jìn)行報(bào)時(shí)，每天兩次廣播從巴黎天文臺(tái)獲得的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，發(fā)射波長是2000米，主要用來校準(zhǔn)海船上的時(shí)鐘。1913年，發(fā)射波長增加到了2500米。

   原名陜西天文臺(tái)的中國科學(xué)院國家授時(shí)中心，成立于1966年。中國現(xiàn)代的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間——北京時(shí)間，就是在這里產(chǎn)生，再通過70公里外的陜西蒲城長短波授時(shí)發(fā)播系統(tǒng)發(fā)出的。1966年國家科委批準(zhǔn)開始籌建授時(shí)臺(tái)，1970年基本建成，發(fā)播BPM短波無線電時(shí)號(hào)。1973年4月，國家決定增設(shè)長波授時(shí)臺(tái)，1985年完成發(fā)射系統(tǒng)建設(shè)，1986年正式開始我國的長波授時(shí)服務(wù)。

   現(xiàn)代授時(shí)手段已經(jīng)多樣化，比如長短波授時(shí)、低頻時(shí)碼授時(shí)、互聯(lián)網(wǎng)授時(shí)、衛(wèi)星單向授時(shí)、衛(wèi)星雙向時(shí)間傳遞、光纖傳遞等，授時(shí)的方法不同，授時(shí)精度也就有所不同。國家授時(shí)中心根據(jù)用戶的需要，進(jìn)行不同的授時(shí)方式，如果需要毫秒量級(jí)的時(shí)間，就用短波授時(shí)；如果需要微秒量級(jí)的時(shí)間，可以長波授時(shí)；如果需要十納秒量級(jí)的時(shí)間，就讓北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完成授時(shí)。在授時(shí)中心的時(shí)間科學(xué)館，展示著從古到今的各種計(jì)時(shí)工具。比如較早的圭表、日晷、滴漏、定時(shí)蠟、沙漏、擺鐘，以及近現(xiàn)代的電子表、石英鐘、電波鐘、原子鐘等，種種展品展現(xiàn)出人類對(duì)精細(xì)計(jì)時(shí)的不懈追求。國家授時(shí)中心擁有國內(nèi)第一、世界第四規(guī)模的守時(shí)原子鐘組，負(fù)責(zé)確定和保持我國原子時(shí)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)調(diào)世界時(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

   一個(gè)國家的精準(zhǔn)時(shí)間，與國計(jì)民生、科研國防息息相關(guān)，因此獨(dú)立精準(zhǔn)的計(jì)時(shí)能力和穩(wěn)定可靠的授時(shí)能力意義重大。面對(duì)國際上風(fēng)云變幻的局勢(shì)，作為一個(gè)獨(dú)立自主的大國，建立中國自己的星基導(dǎo)航定位和授時(shí)系統(tǒng)無論對(duì)于保障國民經(jīng)濟(jì)的日常運(yùn)作或國家安全都至關(guān)重要。將北斗定位精度從米級(jí)提高到厘米級(jí)水平就是位于陜西臨潼的中國科學(xué)院國家授時(shí)中心創(chuàng)新完成的。

   “北斗衛(wèi)星本身是我們國家的一個(gè)授時(shí)系統(tǒng)，我們叫北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，但是它有三個(gè)服務(wù)性能：一是定位，二是導(dǎo)航，三是授時(shí)?！敝袊茖W(xué)院國家授時(shí)中心副主任盧曉春告訴記者，北斗系統(tǒng)的授時(shí)、定位、導(dǎo)航功能，基本原理是時(shí)間測(cè)量。百萬分之一秒的時(shí)間測(cè)量誤差，就會(huì)導(dǎo)致定位誤差300米。

   確定、保持某種時(shí)間尺度，通過一定方式把這種尺度的時(shí)間信息傳送出去，供應(yīng)用者使用，這一整套系統(tǒng)稱為授時(shí)系統(tǒng)或時(shí)間服務(wù)系統(tǒng)。隨著人類社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，授時(shí)的規(guī)模和質(zhì)量在不斷提高，授時(shí)技術(shù)取得了重大進(jìn)展，授時(shí)服務(wù)已經(jīng)成為國計(jì)民生中不可或缺的公益工程。移動(dòng)通信需要精密授時(shí)以確?；镜耐竭\(yùn)行；電力網(wǎng)為有效傳輸和分配電力，對(duì)時(shí)間和頻率提出了嚴(yán)格的要求。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的授時(shí)服務(wù)可有效應(yīng)用于通信、電力和金融系統(tǒng)，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。在全球范圍內(nèi)，北斗系統(tǒng)的授時(shí)精度優(yōu)于20納秒；在亞太地區(qū)，授時(shí)精度優(yōu)于10納秒。1納秒等于十億分之一秒?！?/span>

   衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)雖然是一種導(dǎo)航定位系統(tǒng)，但導(dǎo)航定位的基本原理卻是時(shí)間測(cè)量。因此，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)需要有一套準(zhǔn)確可靠的時(shí)間頻率系統(tǒng)，具有授時(shí)功能，它的授時(shí)精度在十納秒量級(jí)。國家授時(shí)中心科技處負(fù)責(zé)人任曉乾介紹，世界時(shí)是以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)，然而它并不是均勻的系統(tǒng)，隨著地球自轉(zhuǎn)速度變慢，世界時(shí)就和穩(wěn)定的原子時(shí)之間產(chǎn)生誤差，就必須通過人工調(diào)節(jié)的方式使兩者協(xié)調(diào)一致，就產(chǎn)生了協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC），北京時(shí)間就是授時(shí)中心每天與國際上近80個(gè)實(shí)驗(yàn)室比對(duì)產(chǎn)生的。北斗三號(hào)衛(wèi)星上的星載銣原子鐘是中國科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院（原武漢物理與數(shù)學(xué)研究所）研制的第三代產(chǎn)品——甚高精度星載銣原子鐘，其精度可以達(dá)到每天100億分之5秒，處于國際領(lǐng)先水平。

   2015年，國家授時(shí)中心建成了我國第一套全面的、實(shí)時(shí)連續(xù)運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)差監(jiān)測(cè)和授時(shí)性能評(píng)估系統(tǒng)，全面開展全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)間監(jiān)測(cè)和服務(wù)性能評(píng)估工作，有力支撐著北斗系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行。

   國家授時(shí)中心還長期負(fù)責(zé)北斗衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作，自主研發(fā)建成了全球首個(gè)以40米天線為核心的北斗空間信號(hào)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，評(píng)估結(jié)果已成為北斗衛(wèi)星入網(wǎng)與在軌故障診斷的重要判據(jù)和分析依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)北斗三號(hào)試驗(yàn)星和組網(wǎng)星信號(hào)的第三方國內(nèi)權(quán)威的監(jiān)測(cè)與評(píng)估。

   與此同時(shí)，國家授時(shí)中心建成了“北斗一帶一路高精度位置與時(shí)間服務(wù)中心”，將北斗定位精度從米級(jí)提高到厘米級(jí)，也即將形成便于推廣的分布式示范裝置。目前，這些成果已經(jīng)應(yīng)用在地面觀測(cè)網(wǎng)時(shí)間同步、甘肅地震滑坡監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，填補(bǔ)了我國在高精度定位和超高精度定時(shí)方面的應(yīng)用空白。

   據(jù)悉，為進(jìn)一步提高我國授時(shí)系統(tǒng)的安全性、可靠性和授時(shí)精度，由國家授時(shí)中心建議的“十三五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目——高精度地基授時(shí)系統(tǒng)計(jì)劃2020年底在西安開工建設(shè)，預(yù)計(jì)五年內(nèi)建成。