科技之神 第10章 去尼玛的微创新

小说:科技之神 作者:浙东匹夫 更新时间:2019-10-18 21:19:25 源网站:大家读
  “碱金属族元素谐振计时技术”这个名字听起来有点高大上,许多理科基础不好的看官或许会被吓住。

  但如果说这玩意儿的另一个通俗名称“原子钟”,基本上初中生都略有耳闻。

  前面一个名字,只不过把技术路线特性都摆明在题面上了:原子钟一般是利用元素最外层电子受激跃迁到高能电子层后、自然回落到低能层的自然共振周期,来实现精确计时的。

  为了达到这一目的,选用的原子一般都是天然状态下、最外层只有一个电子的元素,也就是高一化学课就教过的“碱金属族元素”,氢锂钠钾铷铯钫。

  理论上电子层数越多、最外层电子越活泼的元素,谐振频率越快,制成原子钟之后精度自然也就越高。所以氢原子钟一般是同族当中精度最低的,但胜在便宜。

  而到了最高的铯原子时,自然定义“最外层那个电子跃迁91亿9263万1770次的时间,为1秒”,可见精度有多高。(钫是强放射性元素,半衰期只有22分钟,基本不会用。所以到铯为止)

  看到这儿,有些地球读者就会诧异了:地球人为了阿波罗登月,60年代就造出氢原子钟了,铷/铯那些也都在七八十年代陆续弄出来。蓝洞星在这个领域的水平怎么这么辣鸡?

  说到底还是蓝洞星航天发展缓慢,都靠商业卫星推动,所以70年代后期才有氢原子钟。后续商业卫星对精度要求提升不大,也就靠修修补补提升精度,没打算花大钱继续搞代际颠复式创新。

  东海大学的物理化学系,也算是国内比较顶尖的了。是至今为止国内少数几所、仍然把推进这个技术路线摆在科研议程里的大学。

  只不过,从五六年前开始,反正国家也不拨足够的预算,也没风投和企业家给钱换成果,那就烂尾摆着呗。

  这就是周轩接触这些领域时,面对的现状。

  ……

  所以,基于对业界需求现状的认知,周轩听表弟提到GPS时,第一反应是这样的:

  “GPS?这项目当然有所耳闻,不就是那个国际合作的全球定位系统么,主导方是大洋国。不过这玩意儿对原子钟的精度要求,会比原先其他项目高很多么?但是这么高大上的项目,我们这种小基金能投的技术,又能有多少介入度?”

  地球上的GPS计划是美国一家自己搞的,因为那玩意儿94年初步完工,倒推回去算算日子,正好是李根总统任期内、搞“星球大战计划”时立的项。

  但蓝洞星上的GPS就是全球合作的典范了,因为蓝洞星没有发生过冷战,也没有浓烈的军事对抗范围,大洋国也想找一些冤大头分摊一下费用——这个模式,倒是很像地球上2000年前后的国际空间站。那个项目就是USSR解体后,90年代貌似全球大同的氛围下立项的。

  东方国在GPS项目里投资占比是5%,将来可以换取共享定位系统的商业数据使用权,其他国家也都各自投了几个百分点。而大洋国一家投了60%,但他们可以独占军事数据使用权,大致就是这么个合作模式。

  不过事实上,东方国还是比较有追求的,暗地里还有一个暂时停留在纸面上的“南十字星导航系统”计划。目前肯跟大洋国虚与委蛇合作,也是因为自己还穷、技术也落后,暂时先跟在后面积攒一些经验、共享一些技术资料。

  当然这些都是绝对保密的,周轩和顾玩都不知道“南十字星计划”的存在。

  面对表哥的技术质疑,顾玩的回答也很干脆:“合抱之木,起于毫末。别因为项目本身太高大上就畏惧、不敢去了解。任何一个伟大的项目,都是可以一级一级拆解成很多小目标的,这就是小科研团队、小科技资本可以操作的空间。

  具体到GPS上,原子钟的精度一旦提升,可以让整个系统的核心指标有极大的提升——确切的说,是计时器精度提高几倍,定位精度就能提高几倍。”

  对于一个卫星定位系统来说,最核心的竞争力当然就是定位精度了。

  所以一听说新原子钟居然能提升定位精度,周轩立刻就是眼神里闪过一丝贪婪的光芒。

  “这个原理上是怎么实现的?计时精度怎么就能转换成定位精度呢?还有你是怎么想到这些的?”周轩搓着手,忍不住追问。

  同时他对表弟的能力也有些怀疑。

  “你别忘了,我可是选送过国家物理奥赛队的。有些时候,基础好,善于联想,就能融会贯通。”顾玩不得不先解释一下自己的知识来源,让表哥别怀疑他被外星人附体了,然后才开始解释技术原理,

  “至于原理,其实很简单——GPS是根据三星测距法提供某个地面信号源的坐标定位的。所以说,‘测量某颗卫星与地面信源之间的距离’这一步的精度,就决定了定位的精度。

  那么,GPS又是如何测定卫星与地面信源距离的呢?其实就是靠电磁波通讯时间乘以光速,就等于往返距离——当然具体到工程上,还要考虑大气层的介电常数和相对磁导率,也就是代入s=(ε*μ)^0.5公式,因为这不是全程在真空中传播。

  在其他传统科研领域和航天遥感领域,几十万年慢一秒的原子钟,和300万年慢一秒的原子钟,其实没什么差别。但是在光速测距问题上,误差就被放到极大了,因为光速太快,一秒大约30万公里,所以误差1毫秒也有300公里,1微妙300米。

  一部几十万年才慢1秒的氢原子钟,在太空上无校准使用几个月甚至一两年后,累计误差可能有几微妙,相应的定位误差就可能有几百米。

  而如果研发了铯原子钟作为GPS卫星的测距定时器,误差就可以缩小到五六十米,而且将来只要铯原子钟进一步深挖潜力,这个精度还能提高——这不就找到巨大的商业化变现可能性了么?

  你想想看,目前那么多互联网送饭打车和电商。按照目前的GPS精度规划,那是只能用于军事和科研遥感定位的,未来没有进一步服务于电商乃至互联网的想象空间。而一旦精度能提升一个数量级,甚至更多,未来的适用范围简直无法想象。”

  听表弟这么深入浅出地一解读,周轩顿时就觉得原先无比高大上的项目,竟然有了他这种小人物也参与的操作空间。

  太神奇了。

  GPS很牛逼?那又如何,咱搞不定那些宏大的伟业,但也能拆出一个个小目标,先投钱解决其中一个小目标啊。

  而且是提升最核心竞争力的一个小目标。

  “太不可思议了……听你这么一说,似乎就是捅破一层窗户纸的事儿啊,可那么多科学家和资源统筹的各国技术官僚,怎么就没想到呢?我总觉得这里面有些不对劲。连你都能想到。”周轩觉得太顺利了,以至于忍不住自我怀疑。

  这个问题顾玩也没有答案,只能推演分析一波:“这个么,我觉得是懂商业的人不懂技术,懂技术的人不懂商业,导致了一些灯下黑——大洋国方面一开始只是为了军事定位才搞的GPS,他们也没想过用卫星直接给导弹制导,那只是大范围索敌或者搜救定位用的,所以几百米的定位精度就够用了。

  你想想,要是一个飞机或者一艘潜艇出事儿了,要派增援去搜救,这时候就算定位误差几百米,其实没什么关系,因为搜救飞机到了那儿居高临下看一眼,误差几百米也能找到。

  可是商业界、尤其是互联网 产业界,将来可以发展出的对精确定位的需求,就不是几百米误差能满足的了,因为两者应用场景不同。

  NASA的科学家不理解互联网企业家需要多高精度、肯额外掏多少钱换取提升精度。而互联网企业家不知道提升一点精度需要多花多少钱,这里面的沟通不畅、不对称,或许就造就了我们捡漏的机会吧。”

  这种说法让周轩深有同感:“这倒是……别说大洋国的科学家敢怎么开口了,光是我看到的咱东海大学那帮专家教授,那叫一个敢开口哦。一台铯原子实验机试制费,就敢报百万美元,至于整体实验经费,都没个准,至少千万美元级起步。”

  (注:美元是大洋国货币单位的俗称,学名叫“大洋元”。之所以这么俗称,只是因为大洋国的钱印刷得比较漂亮,别瞎联想。)

  周轩原先也觉得科学家们报价太高了,但事实上确实要这个价。因为重碱金属元素钟跟氢原子钟相比,有好多额外的新技术瓶颈,比如需要用到“原子喷泉”技术。彻底攻克这些难关,千万美金级别的投入肯定是要的。

  从氢原子钟到重碱金属元素钟的提升,并不是线性的,而是有点像“当你要造一架极速900公里的飞机时,你可以在成熟的活塞螺旋桨飞机上继续修修补补挖潜”,但当你想要造超音速飞机时,再怎么修补优化都没用了,必须突破喷气机技术。

  重碱金属元素钟用到的“原子喷泉”技术,就相当于是横亘在活塞和喷气之间的那一道坎。

  初始的喷气机战斗力不一定有巅峰的活塞机厉害,这也是纯商业考虑衡量时,大家倾向小步快跑、快速迭代,但不愿意做代际颠复突破的原因。

  毕竟元首那样疯狂、不考虑性价比配置科研资源的毒菜者不多。

  商业嘛,还是抄抄剽剽微创新比较来钱。
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