红网时刻新闻通讯员 朱莉 长沙报道
北京时间2023年12月4日12时10分,在酒泉卫星发射中心,长征二号丙运载火箭成功将援埃及二号卫星发射升空。
“终于成功了!”直至此刻,天穹电子科技有限公司(以下简称“天穹电子”)创始人单庆晓终于松了一口气。为了这一刻,天穹电子团队已经奔忙了一年。
原来,援埃及二号卫星搭载了天穹电子研发的T14M型晶体振荡器,它能为卫星执行广域综合感知任务提供精密频率基准信号。
在生活中,若家里钟表有误差,也许并无大碍,但在特定领域,如国防、天文、通信等,则是相当要紧的事情。
单庆晓选择的就是这样一条和时间打交道的路。
他的公司里悬挂最多的就是各式时钟——墙上的时钟、架子上的电子钟,以及展柜里的“蓝宝石钟”。

蓝宝石钟。
“在应用领域,精准的时间,关乎定位导航的精确,关乎通信的稳定和可靠,这就是时间精度的价值所在。”在单庆晓的人生中,“时间”就是主角。
时间回到2012年,作为骨干教师在国防科技大学从教的单庆晓,被公派前往澳大利亚西澳大学访学。
在国外求学时,单庆晓接触到一种叫“冷蓝宝石钟”的振荡器,它被称为世界上最精准的时钟。它采用“低温物理学”技术,可将蓝宝石晶体低温冷却到零下269摄氏度。
这种“冷蓝宝石钟”振荡器每秒振动100亿次,精度比当前民用最高端计时系统高1000倍以上。它不仅被应用于引力波的探测,还被用于提升雷达信号的灵敏度,甚至可支持军事雷达和量子计算等多种技术应用。
“我当时感觉像刘姥姥进了大观园,内心喜忧参半。”单庆晓为接触到“冷蓝宝石钟”这种前沿科技产品感到惊喜和震撼,但也明白,我们国家当时在这一领域还是一片空白,因为“冷蓝宝石钟”不仅需要液氦制冷装置来完成研发,试验价格昂贵,而且体积有整间屋子那么大,几乎很难在国内推广使用。
单庆晓想:那能否扭转底层逻辑?能不能研发恒温型“蓝宝石钟”,也就是“热蓝宝石钟”?如果能够摆脱对庞大制冷装置的依赖,或许这一研发的应用前景会更广阔。
没有犹豫,单庆晓就此开启了一条跟时间赛跑的创业之路。

单庆晓(中)与研发人员沟通“蓝宝石钟”细节。
但单庆晓或许低估了研发“蓝宝石钟”的难度和周期,他在离开高校后开始创业,初始研发场地就是一套百余平方米的民宅。
“当时我相当于这个研发项目的总设计师,就带了一个每月工资1500元的研究生。”单庆晓打趣道。为了进行试验和测试,他厚着脸皮找人帮忙,“蹭”实验室,常常一“蹭”就是一整天。
研发的实验设备,动辄一台就要五六十万元,买不起咋办?就在网上买二手器件。“比如频谱仪,我们就是在网上买的二手实验设备,测试的质量没有差别,但是价格只需要原价的十分之一。我在研发投入上精打细算一点,这场持久战也能熬得更久一点。”单庆晓笑言。
“也有人劝我放弃,都说周期长、成本高、技术难度大。”说起往事,单庆晓至今仍觉得有些心酸,“后来那个研究生觉得工资低也走了,最后只剩下我独自一人研发,过程中因为研发资金链断了,研究也一度中断。”
阵痛过后是新生,研发资金有了着落。
“有次我参加女儿的家长会,发现学校的时钟偏差很大,当时我就萌生了要生产一种北斗卫星授时电子钟的想法。”彼时,恰好全国都在打造急诊胸痛中心,对这种精准北斗卫星授时电子钟的需求非常大。产品研发出来后便热销,单庆晓经营的企业有了很大起色。
“企业收入增加,就可以反哺‘蓝宝石钟’的研发,我是不甘心半途而废的。”单庆晓意识到,对于“蓝宝石钟”的研发,研发人员既要懂产品设计,又要熟悉精密仪器的组装,还要掌握微波集成的理论,仅凭一己之力是不够的。他把国防科大的师弟请进了公司,团队成员开始重整旗鼓,夜以继日地模拟实验、琢磨数据。
时间沉默不语,但会证明一切。
2022年11月28日,单庆晓带领团队历时十年研制的国内首台蓝宝石时钟终于亮相。
灯光下,“蓝宝石钟”晶莹剔透。捧起这款手掌大小的“蓝宝石钟”,苦尽甘来的单庆晓暗自欣喜。从此,天穹电子助力我国在量子计算和精密测量领域实现了工程化时钟“零”的突破。
“它是目前最精密的时钟,可应用于超高精度的物理测量,还可上天入地,能成为‘千里眼’,也能成为‘显微镜’。”单庆晓描述道。

时间精度校准测试。
它的稳定性极高,如果用其探测太空距离,能在地球与月球38万多公里间,探测出一枚小小的邮票与地球的距离。
不仅如此,小到完全无法检测的芯片噪声,也能被“蓝宝石钟”轻易识别。从与华为牵手,到与长光卫星并进,“蓝宝石钟”被中国电科集团某集成芯片研究所采用后,首次完成了对低噪声放大芯片的超低噪底测试,提升了集成芯片的测试能力。
从研发出炉时的全球首台,到目前占据行业领先地位,“蓝宝石钟”一直是行业稳稳的隐形冠军。
“我们现有设备增加了七八十台,我想把‘蓝宝石钟’做得更袖珍一点,这样能更好地应用于遥感领域。”单庆晓坦言,他希望还能继续跟时间赛跑,通过不断改进“蓝宝石钟”去精准感知这个世界。单庆晓还在坚持续写着与时间赛跑的故事。

单庆晓拿着蓝宝石钟。
来源:红网
作者:朱莉
编辑:吴戍疆
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