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令人难以置信的精确光学时钟可以彻底改变军用和民用用途的定位、计时和导航。（DARPA 图片） 华盛顿：国防部的尖端技术研究机构正在寻求行业合作伙伴开发基于激光的时钟，其精度将比当今最精确的模型高 100 倍，同时体积小且坚固耐用，可以搭载在陆军车辆和战斗机上。 DARPA鲁棒光时钟网络 (ROCkN)项目的项目经理 Tatjana Curcic 说，如果光时钟可以在现实世界中工作，“我确实认为这将是革命性的。” “光学精密计时技术提供了一个数量级更高的精度和准确度的方法，但同样重要的是，由于更长的保持时间和更难以使用的光信号的使用，它们能够在更少依赖 GPS 的情况下实现更具弹性的计时能力。”DARPA周四发布的 ROCkN 广泛代理公告 (BAA)解释道。（保持时间是指定时信号在漂移之前保持准确的时间长度，并且必须由另一个外部信号进行校正。） 军事领导人，尤其是陆军内部的领导人，越来越专注于寻找 GPS 的替代品，因为 GPS 很容易受到虚假信号的干扰和欺骗，以确保在有争议的地区和冲突期间的定位、授时和导航。 光学时钟依赖于专门的激光器（即，不是激光指示器中用来逗猫的小二极管），而不是今天的原子钟使用的微波。Curcic 告诉 Breaking Defense，虽然它们已被证明可以在实验室中工作，但目前的模型很大而且很挑剔。 “今天实验室里的光学时钟占据了一个巨大的房间，一个很大的房间里有一个非常复杂、非常精密的设备，需要多个博士才能运行，”她说。“因此，将其整合到一个更小、低功耗的封装中，该封装可以几乎自主地连续运行很长时间，这是一个巨大的挑战。” Curcic 解释说，这样做需要在极端精度和可用性之间进行“权衡”。 “实验室中的光学时钟比时钟比 GPS 好 100 倍以上。我们将要开发的光学时钟，我们肯定会牺牲一些性能，”她说。“我们的目标不是人们在实验室中展示的性能。但是，它仍然会比目前的时钟好 100 倍左右。”另一个关键挑战是减少称为“频率梳”的工具的尺寸和功率要求，这些工具可以从光频率（300 GHz 至 3000 THz）“转换”为易于传输和使用的微波频率（从 1 GHz 至约 100 GHz） Curcic 说，通过各种基于射频的设备。 ROCkN 计划可能会为所有军事活动带来一个潜在的未来网络时钟架构，但时钟同步仍然是另一个挑战。 Curcic 说，今天的时钟使用“RF 技术”进行时钟同步，无法提供超高精度光学时钟的水平。虽然 ROCkN 项目目前并未致力于开发同步技术，但该机构希望其工作能够激发未来的创新。 “因此，一旦我们有了这些时钟，人们就可以开始真正想象，使用新颖的时钟同步技术，一种类似 GPS 星座的新架构，甚至不仅在太空，而且在地面上，”库西奇说。“所以我认为这也将激发时钟同步方面的一些工作......这样我们就可以实现能够以更高的精度运行的精确计时网络——比我们今天拥有的精度高得多。” 行业要求 DARPA 的 BAA 要求工业界开发两种具有较低尺寸、重量和功率 (SWaP) 要求的原型，每种原型都是为不同类型的军事任务设计的。 在技术领域 1 (TA1) 下，承包商将开发“高精度、小型、便携式时钟，具有严格的 SWaP 和环境敏感性要求，专为在移动平台上运行而设计。” 这些原型应该重量不到 5 公斤，使用不到 25 瓦的功率，并且“展示出对加速度、振动和温度等环境变化的鲁棒性，以便为战术飞机或卫星等机载和星载平台提供时钟。” 他们还必须“在短时间内实现亚皮秒的定时稳定性”和“GPS 级定时精度的 10 天保持”，大约为 3 纳秒。 在 TA2 下，供应商将“开发具有长期保持和适度 SWaP 和环境敏感性要求的便携式时钟，旨在在更稳定的平台上运行。” 这些应该重量小于 200 公斤，使用小于 400 瓦，并且“适用于更稳定的平台，如船舶和陆地基地”。BAA 表示，他们只需要（仅！）在一个月内保持一纳秒或更好的计时精度。 “设想 TA2 时钟可以用作本地或区域网络中的主时钟，”招标解释说。“为了与预期的国防部用例保持一致，这些时钟应该能够自主运行（即，无需人工干预），并且在为期一个月的战役中几乎连续运行。” 开发的第一阶段将持续 24 个月；可选的第 2 阶段另外 24 个月。DARPA 打算在 2 月 3 日为感兴趣的供应商举办虚拟行业日。 |
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