潜力巨大的时空基准建设
来源: 解放军报 2025-03-28 16:24:19 责编: 吕中石

人类的一切活动都离不开时空环境,要对人类活动的状态信息进行描述,必须有一个统一的时空基准作参考。所谓时空基准,就是利用现代大地测量理论与方法、现代时频测量与数据处理技术等,建立的一种全局性的地球参考系统和参考框架。作为描述宇宙万事万物空间状态和演化过程的参照系,时空基准在国家安全和全球经济社会发展中起着基础性作用,已成为世界强国竞相布局的重大基础设施。

时空基准包括坐标基准、高程(垂直)基准、深度基准、重力基准、磁力基准和时间基准。其中坐标、高程、深度反映空间的几何属性,重力、磁力反映空间的物理属性。建立和采用科学的时空基准及其技术标准,不仅有利于各种地理位置信息的统一和协调,也有利于地理空间信息成果的整体性和相容性,从而保障各项生产和建设任务顺利进行。

大型桥梁、水坝等基建工程的建设,离不开高精度时空基准支持。基建工程投入使用后,仍需布设控制网,在统一的时空基准下,对桥体、坝体等进行时间维度上的变形监测。自然灾害频发的国家和地区,进行防灾、减灾等工作,也离不开统一的时空基准。

在激烈对抗的军事领域中,时空基准更是意义重大。信息化智能化战争,即便只是0.01秒的时间误差,都可能导致多部雷达跟踪锁定的同一目标显示为多个目标。如果连基本的情报融合、目标识别都无法实现,精确指挥必然失调,自主协同必然失序,多域联动必然失控。所以,无论是武器打击平台的精确制导、电子对抗领域的精细校频,还是各作战单元全天候的导航定位、指挥员战场态势的同步认知,都离不开精准统一的时空基准。从伊拉克战争到巴以冲突,旨在扰乱对手时空基准的“时空导航战”屡见不鲜。时空基准的重要性可见一斑。

时空基准的建设、维护和运用,涉及大量前沿技术。比如,陆海空天立体时空基准构建、观测与维持技术,全域时空基准连接、统一与传递技术,多源时空观测数据融合及处理技术,高安全、高弹性、高可信时空基准服务技术,自主可控量子时空监测装备研制及环境适应技术,铯原子钟可靠性、喷泉原子钟频率准确度测定技术,不同途径光钟及不同原理时钟联合守时模式,水下时空基准传递技术,不同物质空间重力场感知技术,深空天然时空信源探测装备研制与探测技术,等等。

科学家爱因斯坦曾说:“窗外的每一片树叶,都令人类科学显得那样苍白。”这警示我们,面对真理的大海,人类的科学成果或许只是海边捡拾到的零星贝壳。当下看似先进的时空基准建设,未来仍有巨大的提升潜力。

基础创新可能带来颠覆性技术突破。比如,在理论上,基于广义相对论,最新的时钟可感应非常微小的高程变化。该技术一旦实现,将颠覆传统的高程基准建设和维持方法。由于高程基准与重力位之间具有确定的关系,只要确定两地间的重力位差,就能不受空间距离限制,跨越千山万水,确定两地间的高程差。相关的相对论时频测位,已成为国际研究热点。

航空航天科技丰富了时空基准建设思路。目前,美国、英国、加拿大等国都提出各自的大型低轨星座计划,旨在通过部署大规模卫星网络实现高速互联网、全球通信、地球观测等目标。如果在卫星上集成多种大地测量观测手段,就相当于将地面上的各种观测站搬到了卫星上。这必然会给时空信息的获取、处理和运用带来革命性变化。

更遥远的深空,已成为世界强国竞争的新高地。美国开启了重返月球、火星探测等深空探测计划。欧盟及俄罗斯、日本等都在深空探测领域提出了各自的发展规划及加入国际合作的意愿。提前筹谋布局,将地球时空基准升级为地月时空基准,极有可能推动地月经济成为下一个经济增长点。(张 翚  陈 朗)

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