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中国科学院国家授时中心——

为“北京时间”读秒(国家工业遗产)

编者按：位于陕西省渭南市蒲城县的中国科学院国家授时中心长短波授时系统，不仅是新中国成立后最早的大科学装置之一，更是凝聚着无数科技工作者使命感与责任感的“国之重器”。

文明的进阶，离不开时间的助力。当时代的车轮驶入以毫秒、微秒计时的现代社会，时间的筑梦价值更加显现。20世纪60年代，运载火箭和人造卫星发射工程加紧实施，对授时工作提出了更高要求。随后，短波授时台开始兴建；70年代，授时精度更高的长波授时台兴建，并于1983年正式承担国家授时任务。长短波授时系统的建立，不仅使我国具备了连续的、全国土覆盖的高精度授时能力，更使我国授时水平一跃跻身世界先进行列。

2019年，中国科学院国家授时中心蒲城长短波授时台入选工业和信息化部国家工业遗产名单。

“铛铛铛……”新年的钟声敲响，跨过“北京时间”零时整，华夏大地迎来崭新的2025年。

我国幅员辽阔，不同地域的时间是如何做到分分秒秒同步，各个角落的新年钟声又是如何做到准点敲响？走进位于中国科学院国家授时中心，这些问题都将找到答案。

打破技术壁垒

“北京时间”从陕西发出

什么是“授时”？——这是许多人第一次听闻“授时中心”的反应。“确定、保持某种时间尺度，通过一定的通信手段把这种时间尺度的信息传送出去，供应用者使用，这一整套工作就是‘授时’。”国家授时中心党委书记窦忠介绍，“授时”工作由来已久，《尚书·尧典》记载：“乃命羲和，钦若昊天，历象日月星辰，敬授民时。”“授时”的称谓，或许就来源于此。“在古代中国，‘授时’通常指授农时节令，所以说授时工作是与天文学相伴而生的。”窦忠说。

“授时”的概念看似陌生，其重要性却体现在国家经济社会发展的方方面面。电影《我和我的祖国》“回归”篇中，修表匠华哥以精湛的技术调校机芯，帮助中英方代表与女港警的手表精确对准时间，为保障1997年7月1日0时0分准时升起五星红旗作出贡献。在这里，“对表”的意义，就是为了让香港的回归“一秒不差”。通俗来讲，“授时”就类似于电影中的“对表”，用标准时间去校准本地时钟。新中国成立后，全国统一采用首都北京所在的东八时区的区时作为国家标准时间，称为“北京时间”。其实，人们日常生活中早就习以为常的“北京时间”，发播的源头并不在北京，而在陕西。

“1964年，我国第一颗原子弹爆炸成功后，导弹和人造卫星加快研制，这两项工作都高度依赖精准的时间系统。”窦忠介绍，因战略急需，国家明确提出“在西北地区建立无线电短波授时台”。按照“靠山进洞”的原则，短波授时台最终确定的台址在陕西省蒲城县城西北金帜山。“当时的金帜山人迹罕至，但一大批专家和大学生争先从上海、南京、北京等地来到渭北高原的这座小县城，共同创建新中国第一代专用授时台，这就是‘326工程’。”窦忠介绍。

为了一睹“326工程”的真实样貌，记者一行人乘车前往蒲城县。在距离县城不远的金帜山上，可以看见一片上世纪六七十年代的老建筑。“这里是‘326工程’短波授时台旧址。现在我们看到的这些机房，已于1998年随着老短波授时台的搬迁而停止使用。”国家授时中心授时部主任段建文介绍，短波授时台“326工程”于1966年开始筹建，在建设初期，广大参建人员面对的是一无经验借鉴、二无技术积累的困境。但正是凭借着“一块石头一块石头地搬，也要搬出一座天文台”的斗志，短波授时台于1970年如期竣工。“从此，我国拥有了完全独立自主的专用授时系统，信号覆盖半径3000公里，授时精度1毫秒(1毫秒为千分之一秒)，并成为国际上主要的授时系统之一。”段建文说。

从金帜山出发，不多时便到了蒲城县桥陵镇杨庄村，此处是无线电长波授时台所在地，也是当前“北京时间”长波授时信号的发出地。“航天技术发展和国防建设的需要，对授时精度提出了更高的要求，长波授时台在此背景下开始筹建。”段建文指着眼前呈四塔倒锥形的天线介绍，“这就是长波授时系统的发射天线。塔距400米，塔高206米，还有7700平方米的地下发播机房，工程量极其浩大、复杂。”1983年，长波授时台建成，并正式承担国家授时任务，信号覆盖半径1000公里，授时精度1微秒(1微秒为百万分之一秒)。长波授时台的建成，使我国陆基无线电授时精度由短波授时的毫秒量级提高到微秒量级，跻身世界先进行列。1988年，被钱学森先生誉为“中国的一面大钟”的长波授时系统获国家科学技术进步奖一等奖。数十年过去，如今的长短波授时台经过现代化技术改造升级，正以崭新的面貌，跳动出时代的频率脉搏。

为了满足不同应用需求，各国在建设着不同的有线和无线、天基和地基的授时系统。“如今，我国是世界授时技术手段最全面的国家，较好地支撑着经济社会运行，保障着国家安全。”国家授时中心主任张首刚说，“为了进一步提高授时的抗打击能力和精度性能，通过融合现有授时系统和研制新的授时系统，我们还在建设着空天地立体交叉的国家授时体系。”

贡献大国力量

一秒背后的“技术长征”

对于从事时间工作的科学家而言，他们眼里的“时间”是什么？“授时工作包含了国家标准时间的产生保持、授时发播和接收用时。”窦忠介绍，“除了长短波授时系统，位于西安市临潼区的国家授时中心目前还承担着标准时间、标准频率信号产生和保持等守时环节的工作。”标准时间的产生和保持是授时发播的基础。

标准时间、标准频率信号的产生关涉着我们对“秒”的定义。“时间的测量最开始是基于天文观测——太阳在我们头顶连续两次通过时间间隔的八万六千四百分之一，就是1秒。”张首刚介绍，原子钟面世后，人们依据世界时，对原子跃迁频率(周期)进行了测量，基于原子钟重新定义了时间基本单位“秒”。“现行时间单位‘秒’的定义涉及铯原子钟，电磁波振荡频率高达92亿赫兹，准确度达到几亿年误差1秒。”张首刚说。

在日常生活中，“秒”是“嘀嗒”流逝的一瞬；而在科学家眼中，“秒”是必须自主掌握的重要技术。在新中国成立前，我国标准时间的产生和发播曾长期被外国人主导并把持；同样，在原子时时代的最初数十年里，中国人也未能实现对“秒”的真正把控。

2005年，刚从法国学成回国的张首刚只身来到国家授时中心，主持原子钟研制和标准时间研究。从“空白的团队”和“空白的实验室”，到2012年张首刚团队终于自主研制出第一台国产铯原子喷泉钟，此后第二、三台原子喷泉钟相继问世，9种不同应用类型的原子钟陆续研制成功，其间经历过成百上千次的实验和推倒重来。

“一秒钟”很短，转瞬即逝；“一秒钟”也很漫长，走过数十年技术“卡脖子”的历史，也跨越几个量级精度的突破。“如今，我们对于1秒的测量，可以精确到小数点后17位，我国已经实现了国家标准时间产生的自主可控和性能先进，并对国际标准时间的产生贡献着大国力量。”张首刚说。

标准时间的保持与服务是关乎国计民生的一项基础工程。在国家授时中心时频基准实验室，“国际原子时”“协调世界时”“北京时间”的数值时刻闪烁。“实验室的守时系统通过一组一定数量、不同类型原子钟的比对测量，计算驾驭产生连续稳定的本地原子时，再通过我们的铯原子喷泉基准钟校准以及通过国际标准时间的每月校准，形成既稳定又准确的地方原子时，最后通过原子时与世界时协调，产生本地系统保持的协调世界时和北京时间。”时频基准实验室主任董绍武介绍，“实验室的守时系统每天24小时不间断连续运行、产生北京时间的物理信号。”两套守时系统相互备份，每时每刻都有专人值守，实验室还有专门的供电系统应对突发情况，所有的以防万一都是为了守护一代代科研人员视若生命的北京时间。据悉，2017年以来，北京时间与国际标准时间的偏差一直在缩小，从原来的5纳秒(1纳秒为十亿分之一秒)到现在的1.5纳秒，位居世界第二。

再现精彩时光

地下迷宫变“时间遗产”

分秒积成的时间，是一个外延丰富的概念——有物理的时间、生物的时间、哲学的时间……置身国家授时中心，更能深刻体会到时间的不同存在。近年来，为使工业遗产资源得到合理保护和利用，国家授时中心与蒲城县政府共同合作，逐步开发利用长短波授时台旧址。“我们通过一年时间，将长短波授时台旧址的环境按照原有格局进行恢复、整理和修复，并在此基础上建设时间博物馆和科学家精神教育基地。”段建文介绍。

时间中有科学的力量与历史的分量。基于蒲城短波授时台旧址改建而来的时间博物馆是全国为数不多的以时间为主题的博物馆之一，于2023年10月正式开馆。主展馆内推出了“时间从哪来”和“寸尺光阴”两个主题展，以“授时”为主题，集合了丰富的历史文物和授时科技成果。段建文介绍，开馆1年以来，博物馆共接待参观游客25万余人次。

时间中更有精神的沉淀与生命的过往。“出于安全考虑，长波授时台发播控制系统当时是以经得住核袭击的建筑标准建在地下。如今，这座地下‘迷宫’已建设成为‘坚守使命·为国授时’科学家精神教育基地。”蒲城县委宣传部副部长惠曙光介绍，基地于2022年9月正式运行，目前已接待参观游客3.3万人次。在这里，参观者能够于声、光、影中再睹老长波授时台原貌，切身感受苗永瑞等老一辈科学家为我国第一代长波授时台从建设初期到完成国家一系列高精度授时发播任务的艰苦历程，深刻体会“淡泊名利、甘于清贫、无私奉献、科技报国”的“326精神”。

工业遗产中还记录着一代人用热血和汗水写下的奋斗历史与青春故事。在采访过程中，记者遇见带着家人来到长短波授时台遗址参观的屈阿姨，50多年前，她曾在短波授时台工作过一段时间。再度回到曾经工作生活过的地方，屈阿姨心情激动：“眼前的一切还是那么熟悉，仿佛又将我带回到年轻时候，回到那段艰苦又充满理想的精彩时光。”也许，这便是工业遗产的魅力所在——老一辈科学家夜以继日、奋斗不息的峥嵘岁月，一代代科研工作者坚守使命、为国授时的不懈追求，透过高大的天线群、完好的设备间，还有一张张记录时光的老照片，感染着来此探寻时间奥秘的每一个人。

延伸阅读

古代计时方式蕴藏的智慧

时间可以“燃”出来

香料加可燃物制成条形或盘形的燃香，其燃烧速度是基本均匀的。用燃香计时的装置称为香漏。有一种形制特别的龙舟香漏：一艘龙舟形的盛器上放着一支或几支点燃的香，香上横放数根两端系上金属球的线，每隔一段时间，香便会烧断一根线，使金属球落入下面的铜盘上，发出响声，报告时间，也被称为“火闹钟”。

时间可以“称”出来

秤漏是通过秤称量流入受水桶中水的重量变化来计时。秤漏有一只较大的供水桶，通过一根细管把大桶的水引入另一只受水桶中。随着时间流逝，受水桶中被注入的水量逐渐均匀增加。把它挂在秤钩上，通过称其重量变化，实现时间测量。秤漏利用的是虹吸原理，这根细管就叫做虹吸管，古时称为“渴乌”。虹吸水流有很高的均匀性，秤漏的计时精度较高。

时间可以“流”出来

水钟是我国古代主要的计时工具，也称漏刻。单桶漏刻为沉箭式泄水型，水从漏壶孔流出，漏壶中的箭尺随水面下降，箭尺上的刻度指示时间。多级漏刻一般为浮箭式受水型，箭尺在最末一级的受水壶中，随水面上升指示时间。

(人民日报)