「香港時間」從陝西發出,國家級「報時員」有個神秘基地

位於陝西省渭南市蒲城縣的中國科學院國家授時中心長短波授時系統,不僅是新中國成立後最早的大科學裝置之一,更是凝聚著無數科技工作者使命感與責任感的「國之重器」。

文明的進階,離不開時間的助力。當時代的車輪駛入以毫秒、微秒計時的現代社會,時間的築夢價值更加顯現。20世紀60年代,運載火箭和人造衛星發射工程加緊實施,對授時工作提出了更高要求。隨後,短波授時台開始興建;70年代,授時精度更高的長波授時台興建,並於1983年正式承擔國家授時任務。長短波授時系統的建立,不僅使我國具備了連續的、全國土覆蓋的高精度授時能力,更使我國授時水平一躍躋身世界先進行列。

2019年,中國科學院國家授時中心蒲城長短波授時台入選工業和信息化部國家工業遺產名單。

「鐺鐺鐺……」新年的鍾聲敲響,跨過「香港時間」零時整,華夏大地迎來嶄新的2025年。

我國幅員遼闊,不同地域的時間是如何做到分分秒秒同步,各個角落的新年鍾聲又是如何做到準點敲響?走進位於中國科學院國家授時中心,這些問題都將找到答案。

國家授時中心驪山天文站(資料照片)。國家授時中心供圖國家授時中心驪山天文站(資料照片)。國家授時中心供圖

打破技術壁壘

「香港時間」從陝西發出

什麼是「授時」?——這是許多人第一次聽聞「授時中心」的反應。「確定、保持某種時間尺度,通過一定的通信手段把這種時間尺度的信息傳送出去,供應用者使用,這一整套工作就是‘授時’。」國家授時中心黨委書記竇忠介紹,「授時」工作由來已久,《尚書·堯典》記載:「乃命羲和,欽若昊天,曆象日月星辰,敬授民時。」「授時」的稱謂,或許就來源於此。「在古代中國,‘授時’通常指授農時節令,所以說授時工作是與天文學相伴而生的。」竇忠說。

「授時」的概念看似陌生,其重要性卻體現在國家經濟社會發展的方方面面。電影《我和我的祖國》「回歸」篇中,修表匠華哥以精湛的技術調校機芯,幫助中英方代表與女港警的手錶精確對準時間,為保障1997年7月1日0時0分準時升起五星紅旗作出貢獻。在這裏,「對錶」的意義,就是為了讓香港的回歸「一秒不差」。通俗來講,「授時」就類似於電影中的「對錶」,用標準時間去校準本地時鍾。新中國成立後,全國統一採用首都北京所在的東八時區的區時作為國家標準時間,稱為「香港時間」。其實,人們日常生活中早就習以為常的「香港時間」,發播的源頭並不在北京,而在陝西。

「1964年,我國第一顆原子彈爆炸成功後,導彈和人造衛星加快研製,這兩項工作都高度依賴精準的時間系統。」竇忠介紹,因戰略急需,國家明確提出「在西北地區建立無線電短波授時台」。按照「靠山進洞」的原則,短波授時台最終確定的台址在陝西省蒲城縣城西北金幟山。「當時的金幟山人跡罕至,但一大批專家和大學生爭先從上海、南京、北京等地來到渭北高原的這座小縣城,共同創建新中國第一代專用授時台,這就是‘326工程’。」竇忠介紹。

在蒲城短波授時台舊址,參觀者能夠參加「時間寶盒」心願投遞活動。圖為時間博物館外的「時間寶盒」。人民日報記者 曹怡晴 攝在蒲城短波授時台舊址,參觀者能夠參加「時間寶盒」心願投遞活動。圖為時間博物館外的「時間寶盒」。人民日報記者 曹怡晴 攝

為了一睹「326工程」的真實樣貌,記者一行人乘車前往蒲城縣。在距離縣城不遠的金幟山上,可以看見一片上世紀六七十年代的老建築。「這裏是‘326工程’短波授時台舊址。現在我們看到的這些機房,已於1998年隨著老短波授時台的搬遷而停止使用。」國家授時中心授時部主任段建文介紹,短波授時台「326工程」於1966年開始籌建,在建設初期,廣大參建人員面對的是一無經驗借鑒、二無技術積累的困境。但正是憑藉著「一塊石頭一塊石頭地搬,也要搬出一座天文台」的鬥志,短波授時台於1970年如期竣工。「從此,我國擁有了完全獨立自主的專用授時系統,信號覆蓋半徑3000公里,授時精度1毫秒(1毫秒為千分之一秒),併成為國際上主要的授時系統之一。」段建文說。

科研人員監測長波授時試發播信號(資料照片)。國家授時中心供圖科研人員監測長波授時試發播信號(資料照片)。國家授時中心供圖

從金幟山出發,不多時便到了蒲城縣橋陵鎮楊莊村,此處是無線電長波授時台所在地,也是當前「香港時間」長波授時信號的發出地。「航天技術發展和國防建設的需要,對授時精度提出了更高的要求,長波授時台在此背景下開始籌建。」段建文指著眼前呈四塔倒錐形的天線介紹,「這就是長波授時系統的發射天線。塔距400米,塔高206米,還有7700平方米的地下發播機房,工程量極其浩大、複雜。」1983年,長波授時台建成,並正式承擔國家授時任務,信號覆蓋半徑1000公里,授時精度1微秒(1微秒為百萬分之一秒)。長波授時台的建成,使我國陸基無線電授時精度由短波授時的毫秒量級提高到微秒量級,躋身世界先進行列。1988年,被錢學森先生譽為「中國的一面大鍾」的長波授時系統獲國家科學技術進步獎一等獎。數十年過去,如今的長短波授時台經過現代化技術改造升級,正以嶄新的面貌,跳動出時代的頻率脈搏。

工作人員監測系統工作情況(資料照片)。國家授時中心供圖工作人員監測系統工作情況(資料照片)。國家授時中心供圖

為了滿足不同應用需求,各國在建設著不同的有線和無線、天基和地基的授時系統。「如今,我國是世界授時技術手段最全面的國家,較好地支撐著經濟社會運行,保障著國家安全。」國家授時中心主任張首剛說,「為了進一步提高授時的抗打擊能力和精度性能,通過融合現有授時系統和研製新的授時系統,我們還在建設著空天地立體交叉的國家授時體系。」

貢獻大國力量

一秒背後的「技術長征」

對於從事時間工作的科學家而言,他們眼裡的「時間」是什麼?「授時工作包含了國家標準時間的產生保持、授時發播和接收用時。」竇忠介紹,「除了長短波授時系統,位於西安市臨潼區的國家授時中心目前還承擔著標準時間、標準頻率信號產生和保持等守時環節的工作。」標準時間的產生和保持是授時發播的基礎。

科研人員正在監測國家授時中心時頻基準系統數據。國家授時中心供圖科研人員正在監測國家授時中心時頻基準系統數據。國家授時中心供圖

標準時間、標準頻率信號的產生關涉著我們對「秒」的定義。「時間的測量最開始是基於天文觀測——太陽在我們頭頂連續兩次通過時間間隔的八萬六千四百分之一,就是1秒。」張首剛介紹,原子鐘面世後,人們依據世界時,對原子躍遷頻率(週期)進行了測量,基於原子鐘重新定義了時間基本單位「秒」。「現行時間單位‘秒’的定義涉及銫原子鐘,電磁波振盪頻率高達92億赫茲,準確度達到幾億年誤差1秒。」張首剛說。

國家授時中心洛南昊平衛星導航授時監測站。國家授時中心供圖國家授時中心洛南昊平衛星導航授時監測站。國家授時中心供圖

在日常生活中,「秒」是「嘀嗒」流逝的一瞬;而在科學家眼中,「秒」是必須自主掌握的重要技術。在新中國成立前,我國標準時間的產生和發播曾長期被外國人主導並把持;同樣,在原子時時代的最初數十年里,中國人也未能實現對「秒」的真正把控。

2005年,剛從法國學成回國的張首剛隻身來到國家授時中心,主持原子鐘研製和標準時間研究。從「空白的團隊」和「空白的實驗室」,到2012年張首剛團隊終於自主研製出第一台國產銫原子噴泉鍾,此後第二、三台原子噴泉鍾相繼問世,9種不同應用類型的原子鐘陸續研製成功,其間經歷過成百上千次的實驗和推倒重來。

「一秒鍾」很短,轉瞬即逝;「一秒鍾」也很漫長,走過數十年技術「卡脖子」的歷史,也跨越幾個量級精度的突破。「如今,我們對於1秒的測量,可以精確到小數點後17位,我國已經實現了國家標準時間產生的自主可控和性能先進,並對國際標準時間的產生貢獻著大國力量。」張首剛說。

標準時間的保持與服務是關乎國計民生的一項基礎工程。在國家授時中心時頻基準實驗室,「國際原子時」「協調世界時」「香港時間」的數值時刻閃爍。「實驗室的守時系統通過一組一定數量、不同類型原子鐘的比對測量,計算駕馭產生連續穩定的本地原子時,再通過我們的銫原子噴泉基準鍾校準以及通過國際標準時間的每月校準,形成既穩定又準確的地方原子時,最後通過原子時與世界時協調,產生本地系統保持的協調世界時和香港時間。」時頻基準實驗室主任董紹武介紹,「實驗室的守時系統每天24小時不間斷連續運行、產生香港時間的物理信號。」兩套守時系統相互備份,每時每刻都有專人值守,實驗室還有專門的供電系統應對突發情況,所有的以防萬一都是為了守護一代代科研人員視若生命的香港時間。據悉,2017年以來,香港時間與國際標準時間的偏差一直在縮小,從原來的5納秒(1納秒為十億分之一秒)到現在的1.5納秒,位居世界第二。

再現精彩時光

地下迷宮變「時間遺產」

分秒積成的時間,是一個外延豐富的概念——有物理的時間、生物的時間、哲學的時間……置身國家授時中心,更能深刻體會到時間的不同存在。近年來,為使工業遺產資源得到合理保護和利用,國家授時中心與蒲城縣政府共同合作,逐步開發利用長短波授時台舊址。「我們通過一年時間,將長短波授時台舊址的環境按照原有格局進行恢復、整理和修復,並在此基礎上建設時間博物館和科學家精神教育基地。」段建文介紹。

時間中有科學的力量與歷史的份量。基於蒲城短波授時台舊址改建而來的時間博物館是全國為數不多的以時間為主題的博物館之一,於2023年10月正式開館。主展館內推出了「時間從哪來」和「寸尺光陰」兩個主題展,以「授時」為主題,集合了豐富的歷史文物和授時科技成果。段建文介紹,開館1年以來,博物館共接待參觀遊客25萬餘人次。

長波授時台建設成果參加新中國成立35週年遊行彩車(資料照片)。國家授時中心供圖長波授時台建設成果參加新中國成立35週年遊行彩車(資料照片)。國家授時中心供圖

時間中更有精神的沉澱與生命的過往。「出於安全考慮,長波授時台發播控制系統當時是以經得住核襲擊的建築標準建在地下。如今,這座地下‘迷宮’已建設成為‘堅守使命·為國授時’科學家精神教育基地。」蒲城縣委宣傳部副部長惠曙光介紹,基地於2022年9月正式運行,目前已接待參觀遊客3.3萬人次。在這裏,參觀者能夠於聲、光、影中再睹老長波授時台原貌,切身感受苗永瑞等老一輩科學家為我國第一代長波授時台從建設初期到完成國家一系列高精度授時發播任務的艱苦歷程,深刻體會「淡泊名利、甘於清貧、無私奉獻、科技報國」的「326精神」。

在「堅守使命·為國授時」科學家精神教育基地,多媒體投影展現高精度時間頻率的重要作用。國家授時中心供圖在「堅守使命·為國授時」科學家精神教育基地,多媒體投影展現高精度時間頻率的重要作用。國家授時中心供圖

工業遺產中還記錄著一代人用熱血和汗水寫下的奮鬥歷史與青春故事。在採訪過程中,記者遇見帶著家人來到長短波授時台遺址參觀的屈阿姨,50多年前,她曾在短波授時台工作過一段時間。再度回到曾經工作生活過的地方,屈阿姨心情激動:「眼前的一切還是那麼熟悉,彷彿又將我帶回到年輕時候,回到那段艱苦又充滿理想的精彩時光。」也許,這便是工業遺產的魅力所在——老一輩科學家夜以繼日、奮鬥不息的崢嶸歲月,一代代科研工作者堅守使命、為國授時的不懈追求,透過高大的天線群、完好的設備間,還有一張張記錄時光的老照片,感染著來此探尋時間奧秘的每一個人。

一線走筆

科普範兒扮靚工業遊

孟揚

在「嘀嗒」聲中,鍾表的指針又向前邁進,把生活帶入了新的一年。

面對時間,人類的追問與聯想如時光般悠長。而提起誕生於新中國、負責核準並發佈「香港時間」的中國科學院國家授時中心,每每令聽聞者好奇。如今,得益於工業遺產的保護和「活態」利用,我們得以一窺這面「中國大鍾」的究竟。

在國家授時中心採訪時,聽說車程不到兩個小時的臨潼和蒲城分別建有一處關於時間的展館,不免心生疑問:會不會「同質重覆」,哪一處更好看、內容更詳細?「不妨都看一看。」專家們建議。

果然,百「思」不如一見。走進臨潼時間科學館,如同進入了神奇的「光陰隧道」。以感知時間、計時器演進、精密時間應用等內容板塊為「路標」,實物、模型、影片、圖表等,配合簡明的文字說明,將時間科學原理和授時技術娓娓道來。位於蒲城短波授時台舊址的時間博物館,則具有強烈的代入感。指針固定在「3:26」這一時刻上的鍾表、挺立山坡上的天線、嵌入山體的廠房……將「香港時間」的發展歷程、新中國「授時人」的付出與成就、承載文化傳承的時光故事,串聯成一次沉浸式旅程,並在互動遊戲中延展著對於時間和未來的思索。雖然是「同題作文」,但兩處展示,內容上相互補充,形式上各有側重,形成了同頻共振。

「文旅+科普」,以「遊」為契機,以「物」為載體,結合技術特長,突出科普特色,國家授時中心在工業遺產的保護與利用上,因地製宜,開拓著符合自身特點的「時光之路」。

時間的腳步從不停留,但經過時光洗禮而沉澱下來的歷史遺存,卻可以讓我們回看來時的路。工業遺產是工業文明的見證,記錄了科學技術的發展軌跡和工業文化的演變過程。特別是那些科技型工業遺產,集合了當時的高新技術,展示了特定時期工業生產方式和生活形態。通過這些工業遺存,瞭解蘊含其中的創新精神和解決問題的方法,不僅可以更加深入地理解科技與社會發展的關係,也能夠在現代科技與歷史技術的遙望與對話中,獲得啟發和創新的靈感。

科普是實現創新發展的重要基礎性工作。習近平總書記強調,要把科學普及放在與科技創新同等重要的位置。事實證明,依託遺產傳播的新範式,讓科學知識與社會生活形成互動,科技型工業遺產在社會科普活動中大有可為,具有不可替代的價值和意義。開館一年,已有25萬餘人走進蒲城時間博物館。長短波發射台舊址遺存成為公眾理解授時工作的「活」教材,時間博物館和時間科技館成為學習時間知識、體驗科學技術的課堂與平台,而融彙於其中的科學精神、「堅守使命,為國授時」的家國情懷,潛移默化,浸潤時光。

「科技範兒」讓工業旅遊更有魅力,圍繞著工業遺產的工業遊不斷升溫。但處理好保護與利用的關係仍存在諸多挑戰。比如,在活化利用中,如何保持工業遺產的歷史真實性和完整性;如何在利用工業遺產進行科普教育的同時,提高公眾對工業遺產保護的興趣和參與度,還需要創新思維,不斷優化解決方案。

報導來源:《人民日報》2025.1.2 第12版報導來源:《人民日報》2025.1.2 第12版

人民日報記者 孟揚、張丹華、曹怡晴