科学出版社|北斗：我国自主全球卫星导航系统( 二 )
导航载荷一体、小型化技术
航天发射高昂的成本与宝贵的在轨能源 ， 要求卫星在设计时尽量节省重量和能源 。 作为为导航卫星直接提供导航服务的核心部分 ， 目前导航卫星载荷占用了整颗卫星的绝大部分能源 ， 因此 ， 载荷的“瘦身”和节能势在必行 。 地面用户实现定位 ， 需要导航卫星提供自身的轨道和钟差 ， 而导航卫星又需要地面的控制中心来提供所需的位置和时间信息 。 因此 ， 导航卫星载荷既包括接收机 ， 又包括发射机 。 手机也同时具备接收机和发射机的功能 ， 我们在上网时需要把要下载的内容请求发送给基站 ， 然后接收基站反馈给我们的内容 。 如果把导航卫星比作手机的话 ， 导航卫星的小型化实际上和手提电话“大哥大”发展到智能手机的演变历程一样 。 元器件水平的发展 ， 使手机的诸多功能可在一块电路板上实现 ， 导航卫星的载荷也是一样 。 随着元器件小型化的发展 ， 以及抗空间辐射能力和数字化能力的提高 ， 未来的载荷将向芯片化和集成化方向发展 ， 以实现重量和能源的“瘦身” 。
新型星载超高精度原子钟技术
【科学出版社|北斗：我国自主全球卫星导航系统】星载原子钟是导航卫星的“心脏” ， 是导航卫星高精度时间基准的源泉 。 北斗系统已广泛使用高精度铷原子钟和氢原子钟 ， 这些原子钟在轨运行情况稳定 ， 表现优异 。 星载原子钟的工作原理涉及量子力学、电子学、材料学和热学等多个学科 。 为进一步提高空间、时间基准 ， 北斗系统正在积极推进新型星载高精度原子钟的研制（如星载铯原子钟、汞离子钟、冷原子钟等） ， 未来将在准确度和稳定度上有跨越式发展 。
器部件长寿命、高可靠技术
航天领域正在面临需求的转型 ， 航天产品呈现出多型号并举、高密度发射的特点 。 随着航天产品应用范围的不断扩大 ， 对其高可靠、长寿命、稳定服务的要求也日益增强 。 然而 ， 航天产品又普遍具有高要求、高风险和小子样的特点 ， 这些特点与工程任务一次成功的要求之间存在突出矛盾 ， 因此 ， 提高器件的固有可靠性是掌握其长寿命、高可靠技术的关键 。 为突破该项技术 ， 需要在技术和管理两个层面同时着手 。 首先 ， 在技术层面 ， 需要解决元器件的规范选型、优化设计问题 ， 使之具备良好的空间环境防护能力 ， 并进行充分的地面试验验证 。 此外 ， 需要开展核心关键单机的长寿命、高可靠试验（如寿命加速试验） ， 突破薄弱环节 。 其次 ， 在管理层面 ， 以覆盖全面、预防为主、控制源头、常抓不懈的质量理念为核心思想 ， 将航天产品研制的基本规律与导航产品的高质量、高可靠要求相结合 ， 推进重大专项的全过程、全系统、全特性和规范化、精细化的质量管理 。 预计在2030年前后 ， 随着基础工业水平的进一步提高 ， 新工艺 ， 新材料 ， 更好的测试、试验、检验手段将不断出现 ， 器部件长寿命、高可靠技术的水平将大幅提升 ， 系统的可靠性将进一步提高 。 
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本文摘编自《中国空间领域2035技术预见》 ， 首发于“科学人文在线”微信公众号 。
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