Китайский Уханьский университет производит атомные часы объемом 2,3 см³ для дронов и ракет

Ученые из Уханьского университета объявили о разработке самых маленьких в мире атомных часов объемом всего 2,3 кубических сантиметра. Оборудование теряет одну секунду каждые 30 000 лет и в настоящее время находится в массовом производстве компанией Taifs (Wuhan) Technology Co. при поддержке государственной компании Yangtze River Industry Group. Нововведение обеспечивает большую синхронизацию систем позиционирования, навигации и синхронизации для применения в дронах, низкоорбитальных спутниках и средствах боевой связи.

Компактные атомные часы появляются в то время, когда временная точность приобретает стратегическую значимость в военных и гражданских операциях. Исследовательские группы подчеркивают, что устройство сочетает в себе высокую стабильность с низким энергопотреблением, что является важными характеристиками для интеграции в мобильные и небольшие платформы.

• Объем новых атомных часов составляет менее одной седьмой объема самых совершенных американских моделей, объем которых достигает 17 см³.
• Точность сохраняется на уровне часов большего размера с погрешностью в одну секунду за 30 тысяч лет.
• Масштабное производство уже позволило продать сотни единиц в 2024 году.

Технический прогресс преодолевает ограничения миниатюризации

Исследователи под руководством профессора Чэнь Цзехуа из Исследовательского центра технологий спутниковой навигации и позиционирования Уханьского университета заменили традиционную технику, основанную на использовании микроволнового резонатора, методом когерентного улавливания популяций. В этом процессе ячейка с атомами рубидия взаимодействует с модулированным полупроводниковым лазером, генерирующим две определенные частоты.

Подробнее по теме: Новое обновление системы Apple оптимизирует управление срочными задачами для пользователей iPhone

Когда частоты совпадают с разницей энергий между атомными состояниями, образуется темное состояние, которое создает стабильный оптический сигнал, используемый в качестве эталона времени. Внедрение компактных лазеров и микроячеек позволило объединить всю систему в масштабе чипа, резко сократив размер и энергопотребление. Традиционные модели сталкивались с физическими барьерами, которые не позволяли снизить энергопотребление ниже нескольких сотен кубических сантиметров и несколько ватт.

Команда создала решения, позволяющие автоматизировать массовое производство. Профессор Чэнь Цзехуа подчеркнул, что часы уже успешно применяются в системах синхронизации микро-PNT, подводной навигации BeiDou, низкоорбитальных спутниках и группах дронов. Низкое энергопотребление позволяет продлить работу на устройствах, где пространство и батарея представляют собой критические ограничения.

Практическое применение в оборонных и навигационных системах.

Компактные китайские атомные часы улучшают временную синхронизацию, необходимую для точной координации между несколькими дронами в стаях. Небольшие отклонения во времени могут поставить под угрозу выравнивание сигналов в управляемых ракетах или безопасность связи во время операций.

Эта технология также полезна для подводной навигации, где сигнал Бэйдоу сталкивается с дополнительными проблемами при распространении. На низкоорбитальных спутниках устройство способствует поддержанию точного позиционирования, не полагаясь исключительно на наземные станции.

Узнать больше: Выпуск Xiaomi TV Stick HD 2 обеспечивает Google TV и превосходную производительность для трансформации телевизоров.

Массовое производство открывает путь к интеграции в более мелкие платформы, расширяя возможности в миссиях, требующих высокой мобильности и длительной автономности. Сотни единиц уже проданы, и ожидается, что спрос будет расти со стороны секторов, которые отдают приоритет временной точности.

Преодоление проблем для расширения технологий

Все еще высокая стоимость лазерных компонентов представляет собой первоначальный барьер для широкомасштабного внедрения. Технические группы работают над улучшением производственных процессов, чтобы снизить цены без ущерба для стабильности сигнала.

Следите: всё о 3 см³

Промышленная группа реки Янцзы предоставляет финансовую поддержку и ресурсы для преодоления узких мест в ключевых компонентах. Стратегия включает автоматизацию производственной линии, которая должна постепенно снизить затраты в следующих производственных циклах.

Эксперты указывают, что снижение цен позволит постепенно расширить гражданское применение в сфере связи и навигации. В настоящее время основное внимание по-прежнему уделяется консолидации массового производства и постоянной проверке в реальных операционных средах.

Все материалы: News (RU)

Подробности производства и перспективы на будущее

Компания Taifs (Wuhan) Technology Co. была основана членами исследовательской группы с целью коммерциализации технологии. Государственная поддержка ускорила переход от лабораторного производства к промышленному производству.

Испытания показывают, что часы сохраняют точность даже при различных температурах и условиях вибрации, что является важным требованием для использования в дронах и автономных транспортных средствах. Интеграция в существующие системы происходит через стандартизированные интерфейсы, которые облегчают внедрение без серьезных изменений в архитектуре.

Это достижение позиционирует китайскую технологию как эталон в атомных часах в масштабе микросхемы, потенциально способную повлиять на международные стандарты синхронизации времени в высокопроизводительных приложениях.