“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,也算是国内比较顶尖的了。是至今为止国内少数几所、仍然把推进这个技术路线摆在科研议程里的大学。

只不过,从五六年前开始,反正国家也不拨足够的预算,也没风投和企业家给钱换成果,那就烂尾摆着呗。

这就是周轩接触这些领域时,面对的现状。

……

所以,基于对业界需求现状的认知,周轩听表弟提到gps时,第一反应是这样的

“gps?这项目当然有所耳闻,不就是那个国际合作的全球定位系统么,主导方是大洋国。不过这玩意儿对原子钟的精度要求,会比原先其他项目高很多么?但是这么高大上的项目,我们这种小基金能投的技术,又能有多少介入度?”

地球上的gps计划是美国一家自己搞的,因为那玩意儿94年初步完工,倒推回去算算日子,正好是李根总统任期内、搞“星球大战计划”时立的项。

但蓝洞星上的gps就是全球合作的典范了,因为蓝洞星没有发生过冷战,也没有浓烈的军事对抗范围,大洋国也想找一些冤大头分摊一下费用——这个模式,倒是很像地球上2000年前后的国际空间站。那个项目就是sr解体后,90年代貌似全球大同的氛围下立项的。

东方国在gps项目里投资占比是5,将来可以换取共享定位系统的商业数据使用权,其他国家也都各自投了几个百分点。而大洋国一家投了60,但他们可以独占军事数据使用权,大致就是这么个合作模式。

不过事实上,东方国还是比较有追求的,暗地里还有一个暂时停留在纸面上的“南十字星导航系统”计划。目前肯跟大洋国虚与委蛇合作,也是因为自己还穷、技术也落后,暂时先跟在后面积攒一些经验、共享一些技术资料。

当然这些都是绝对保密的,周轩和顾玩都不知道“南十字星计划”的存在。

面对表哥的技术质疑,顾玩的回答也很干脆“合抱之木,起于毫末。别因为项目本身太高大上就畏惧、不敢去了解。任何一个伟大的项目,都是可以一级一级拆解成很多小目标的,这就是小科研团队、小科技资本可以操作的空间。

具体到gps上,原子钟的精度一旦提升,可以让整个系统的核心指标有极大的提升——确切的说,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=(eμ)05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?

你想想看,目前那么多互联网送饭打车和电商。按照目前的gps精度规划,那是只能用于军事和科研遥感定位的,未来没有进一步服务于电商乃至互联网的想象空间。而一旦精度能提升一个数量级,甚至更多,未来的适用范围简直无法想象。”

听表弟这么深入浅出地一解读,周轩顿时就觉得原先无比高大上的项目,竟然有了他这种小人物也参与的操作空间。

太神奇了。

gps很牛逼?那又如何,咱搞不定那些宏大的伟业,但也能拆出一个个小目标,先投钱解决其中一个小目标啊。

而且是提升最核心竞争力的一个小目标。

“太不可思议了……听你这么一说,似乎就是捅破一层窗户纸的事儿啊,可那么多科学家和资源统筹的各国技术官僚,怎么就没想到呢?我总觉得这里面有些不对劲。连你都能想到。”周轩觉得太顺利了,以至于忍不住自我怀疑。

这个问题顾玩也没有答案,只能推演分析一波“这个么,我觉得是懂商业的人不懂技术,懂技术的人不懂商业,导致了一些灯下黑——大洋国方面一开始只是为了军事定位才搞的gps,他们也没想过用卫星直接给导弹制导,那只是大范围索敌或者搜救定位用的,所以几百米的定位精度就够用了。

你想想,要是一个飞机或者一艘潜艇出事儿了,要派增援去搜救,这时候就算定位误差几百米,其实没什么关系,因为搜救飞机到了那儿居高临下看一眼,误差几百米也能找到。

可是商业界、尤其是互联网+产业界,将来可以发展出的对精确定位的需求,就不是几百米误差能满足的了,因为两者应用场景不同。

nasa的科学家不理解互联网企业家需要多高精度、肯额外掏多少钱换取提升精度。而互联网企业家不知道提升一点精度需要多花多少钱,这里面的沟通不畅、不对称,或许就造就了我们捡漏的机会吧。”

这种说法让周轩深有同感“这倒是……别说大洋国的科学家敢怎么开口了,光是我看到的咱东海大学那帮专家教授,那叫一个敢开口哦。一台铯原子实验机试制费,就敢报百万美元,至于整体实验经费,都没个准,至少千万美元级起步。”

(注美元是大洋国货币单位的俗称,学名叫“大洋元”。之所以这么俗称,只是因为大洋国的钱印刷得比较漂亮,别瞎联想。)

周轩原先也觉得科学家们报价太高了,但事实上确实要这个价。因为重碱金属元素钟跟氢原子钟相比,有好多额外的新技术瓶颈,比如需要用到“原子喷泉”技术。彻底攻克这些难关,千万美金级别的投入肯定是要的。

从氢原子钟到重碱金属元素钟的提升,并不是线性的,而是有点像“当你要造一架极速900公里的飞机时,你可以在成熟的活塞螺旋桨飞机上继续修修补补挖潜”,但当你想要造超音速飞机时,再怎么修补优化都没用了,必须突破喷气机技术。

重碱金属元素钟用到的“原子喷泉”技术,就相当于是横亘在活塞和喷气之间的那一道坎。

初始的喷气机战斗力不一定有巅峰的活塞机厉害,这也是纯商业考虑衡量时,大家倾向小步快跑、快速迭代,但不愿意做代际颠复突破的原因。

毕竟元首那样疯狂、不考虑性价比配置科研资源的毒菜者不多。

商业嘛,还是抄抄剽剽微创新比较来钱。

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