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第10章去尼瑪的微創新


“堿金屬族元素諧振計時技術”這個名字聽起來有點高大上,許多理科基礎不好的看官或許會被吓住。

但如果說這玩意兒的另一個通俗名稱“原子鍾”,基本上初中生都略有耳聞。

前面一個名字,隻不過把技術路線特性都擺明在題面上了:原子鍾一般是利用元素最外層電子受激躍遷到高能電子層後、自然回落到低能層的自然共振周期,來實現精确計時的。

爲了達到這一目的,選用的原子一般都是天然狀态下、最外層隻有一個電子的元素,也就是高一化學課就教過的“堿金屬族元素”,氫锂鈉鉀铷铯钫。

理論上電子層數越多、最外層電子越活潑的元素,諧振頻率越快,制成原子鍾之後精度自然也就越高。所以氫原子鍾一般是同族當中精度最低的,但勝在便宜。

而到了最高的铯原子時,自然定義“最外層那個電子躍遷91億9263萬1770次的時間,爲1秒”,可見精度有多高。(钫是強放射性元素,半衰期隻有22分鍾,基本不會用。所以到铯爲止)

看到這兒,有些地球讀者就會詫異了:地球人爲了阿波羅登月,60年代就造出氫原子鍾了,铷/铯那些也都在七八十年代陸續弄出來。藍洞星在這個領域的水平怎麽這麽辣雞?

說到底還是藍洞星航天發展緩慢,都靠商業衛星推動,所以70年代後期才有氫原子鍾。後續商業衛星對精度要求提升不大,也就靠修修補補提升精度,沒打算花大錢繼續搞代際颠複式創新。

東海大學的物理化學系,也算是國内比較頂尖的了。是至今爲止國内少數幾所、仍然把推進這個技術路線擺在科研議程裏的大學。

隻不過,從五六年前開始,反正國家也不撥足夠的預算,也沒風投和企業家給錢換成果,那就爛尾擺着呗。

這就是周軒接觸這些領域時,面對的現狀。

……

所以,基于對業界需求現狀的認知,周軒聽表弟提到gps時,第一反應是這樣的:

“gps?這項目當然有所耳聞,不就是那個國際合作的全球定位系統麽,主導方是大洋國。不過這玩意兒對原子鍾的精度要求,會比原先其他項目高很多麽?但是這麽高大上的項目,我們這種小基金能投的技術,又能有多少介入度?”

地球上的gps計劃是美國一家自己搞的,因爲那玩意兒94年初步完工,倒推回去算算日子,正好是李根總統任期内、搞“星球大戰計劃”時立的項。

但藍洞星上的gps就是全球合作的典範了,因爲藍洞星沒有發生過冷戰,也沒有濃烈的軍事對抗範圍,大洋國也想找一些冤大頭分攤一下費用——這個模式,倒是很像地球上2000年前後的國際空間站。那個項目就是ussr解體後,90年代貌似全球大同的氛圍下立項的。

東方國在gps項目裏投資占比是5%,将來可以換取共享定位系統的商業數據使用權,其他國家也都各自投了幾個百分點。而大洋國一家投了60%,但他們可以獨占軍事數據使用權,大緻就是這麽個合作模式。

不過事實上,東方國還是比較有追求的,暗地裏還有一個暫時停留在紙面上的“南十字星導航系統”計劃。目前肯跟大洋國虛與委蛇合作,也是因爲自己還窮、技術也落後,暫時先跟在後面積攢一些經驗、共享一些技術資料。

當然這些都是絕對保密的,周軒和顧玩都不知道“南十字星計劃”的存在。

面對表哥的技術質疑,顧玩的回答也很幹脆:“合抱之木,起于毫末。别因爲項目本身太高大上就畏懼、不敢去了解。任何一個偉大的項目,都是可以一級一級拆解成很多小目标的,這就是小科研團隊、小科技資本可以操作的空間。

具體到gps上,原子鍾的精度一旦提升,可以讓整個系統的核心指标有極大的提升——确切的說,是計時器精度提高幾倍,定位精度就能提高幾倍。”

對于一個衛星定位系統來說,最核心的競争力當然就是定位精度了。

所以一聽說新原子鍾居然能提升定位精度,周軒立刻就是眼神裏閃過一絲貪婪的光芒。

“這個原理上是怎麽實現的?計時精度怎麽就能轉換成定位精度呢?還有你是怎麽想到這些的?”周軒搓着手,忍不住追問。

同時他對表弟的能力也有些懷疑。

“你别忘了,我可是選送過國家物理奧賽隊的。有些時候,基礎好,善于聯想,就能融會貫通。”顧玩不得不先解釋一下自己的知識來源,讓表哥别懷疑他被外星人附體了,然後才開始解釋技術原理,

“至于原理,其實很簡單——gps是根據三星測距法提供某個地面信号源的坐标定位的。所以說,‘測量某顆衛星與地面信源之間的距離’這一步的精度,就決定了定位的精度。

那麽,gps又是如何測定衛星與地面信源距離的呢?其實就是靠電磁波通訊時間乘以光速,就等于往返距離——當然具體到工程上,還要考慮大氣層的介電常數和相對磁導率,也就是代入s=(e*μ)^0.5公式,因爲這不是全程在真空中傳播。

在其他傳統科研領域和航天遙感領域,幾十萬年慢一秒的原子鍾,和300萬年慢一秒的原子鍾,其實沒什麽差别。但是在光速測距問題上,誤差就被放到極大了,因爲光速太快,一秒大約30萬公裏,所以誤差1毫秒也有300公裏,1微妙300米。

一部幾十萬年才慢1秒的氫原子鍾,在太空上無校準使用幾個月甚至一兩年後,累計誤差可能有幾微妙,相應的定位誤差就可能有幾百米。

而如果研發了铯原子鍾作爲gps衛星的測距定時器,誤差就可以縮小到五六十米,而且将來隻要铯原子鍾進一步深挖潛力,這個精度還能提高——這不就找到巨大的商業化變現可能性了麽?

你想想看,目前那麽多互聯網送飯打車和電商。按照目前的gps精度規劃,那是隻能用于軍事和科研遙感定位的,未來沒有進一步服務于電商乃至互聯網的想象空間。而一旦精度能提升一個數量級,甚至更多,未來的适用範圍簡直無法想象。”

聽表弟這麽深入淺出地一解讀,周軒頓時就覺得原先無比高大上的項目,竟然有了他這種小人物也參與的操作空間。

太神奇了。

gps很牛逼?那又如何,咱搞不定那些宏大的偉業,但也能拆出一個個小目标,先投錢解決其中一個小目标啊。

而且是提升最核心競争力的一個小目标。

“太不可思議了……聽你這麽一說,似乎就是捅破一層窗戶紙的事兒啊,可那麽多科學家和資源統籌的各國技術官僚,怎麽就沒想到呢?我總覺得這裏面有些不對勁。連你都能想到。”周軒覺得太順利了,以至于忍不住自我懷疑。

這個問題顧玩也沒有答案,隻能推演分析一波:“這個麽,我覺得是懂商業的人不懂技術,懂技術的人不懂商業,導緻了一些燈下黑——大洋國方面一開始隻是爲了軍事定位才搞的gps,他們也沒想過用衛星直接給導彈制導,那隻是大範圍索敵或者搜救定位用的,所以幾百米的定位精度就夠用了。

你想想,要是一個飛機或者一艘潛艇出事兒了,要派增援去搜救,這時候就算定位誤差幾百米,其實沒什麽關系,因爲搜救飛機到了那兒居高臨下看一眼,誤差幾百米也能找到。

可是商業界、尤其是互聯網+産業界,将來可以發展出的對精确定位的需求,就不是幾百米誤差能滿足的了,因爲兩者應用場景不同。

nasa的科學家不理解互聯網企業家需要多高精度、肯額外掏多少錢換取提升精度。而互聯網企業家不知道提升一點精度需要多花多少錢,這裏面的溝通不暢、不對稱,或許就造就了我們撿漏的機會吧。”

這種說法讓周軒深有同感:“這倒是……别說大洋國的科學家敢怎麽開口了,光是我看到的咱東海大學那幫專家教授,那叫一個敢開口哦。一台铯原子實驗機試制費,就敢報百萬美元,至于整體實驗經費,都沒個準,至少千萬美元級起步。”

(注:美元是大洋國貨币單位的俗稱,學名叫“大洋元”。之所以這麽俗稱,隻是因爲大洋國的錢印刷得比較漂亮,别瞎聯想。)

周軒原先也覺得科學家們報價太高了,但事實上确實要這個價。因爲重堿金屬元素鍾跟氫原子鍾相比,有好多額外的新技術瓶頸,比如需要用到“原子噴泉”技術。徹底攻克這些難關,千萬美金級别的投入肯定是要的。

從氫原子鍾到重堿金屬元素鍾的提升,并不是線性的,而是有點像“當你要造一架極速900公裏的飛機時,你可以在成熟的活塞螺旋槳飛機上繼續修修補補挖潛”,但當你想要造超音速飛機時,再怎麽修補優化都沒用了,必須突破噴氣機技術。

重堿金屬元素鍾用到的“原子噴泉”技術,就相當于是橫亘在活塞和噴氣之間的那一道坎。

初始的噴氣機戰鬥力不一定有巅峰的活塞機厲害,這也是純商業考慮衡量時,大家傾向小步快跑、快速疊代,但不願意做代際颠複突破的原因。

畢竟元首那樣瘋狂、不考慮性價比配置科研資源的毒菜者不多。

商業嘛,還是抄抄剽剽微創新比較來錢。

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