文|张明 知名军事撰稿人

美国《海军新闻》近日援引我国《科技日报》的报道称，中国科学院新疆理化技术研究所的科研团队，成功攻克了钍-229核时钟核心制备难题，并依托自主研发的新型氟硼酸盐晶体，实现了145.2纳米深紫外波长的世界纪录级输出。

【美国《海军新闻》的报道】

而相关成果在潜艇水下导航领域，有着非常重要的应用前景，据悉，它能够帮助潜艇构建起无需卫星导航外部定位校准的新型自主导航技术体系。可以说，这一颠覆性突破，对于解决困扰全球潜艇部队数十年的“上浮校准”短板，非常有用。

长期以来，全球潜艇的水下导航体系始终存在难以逾越的技术瓶颈。GPS和北斗等卫星导航虽为现代水面舰艇提供了高精度定位能力，但其无线电信号无法穿透海水，即便是最先进的军用卫星信号，也仅能到达海面以下数厘米的深度。

【潜艇的水下导航一直是各国的难题】

因此，各国潜艇即便搭载了高精度惯性导航系统，也无法摆脱对外部校准的依赖——惯性导航通过测量加速度和角速度计算位置，但受陀螺仪漂移、加速度计误差等因素影响，会产生不可避免的累积误差。通常情况下，潜艇在水下连续潜航7至10天后，定位误差就会累积到数公里甚至十几公里，足以导致武器系统失准和航线偏离。

为修正这一误差，潜艇必须定期上浮至潜望镜深度，升起卫星通信桅杆接收GPS或者北斗信号进行校准。这一周期性的上浮动作，恰恰成为了现代潜艇作战的致命软肋，也是各国反潜作战体系的核心突破口。

天基侦察卫星可通过捕捉桅杆的雷达反射信号发现潜艇踪迹，P-8A等反潜巡逻机则可利用机载雷达和磁探仪在广阔海域进行拉网式搜索，一旦抓住潜艇上浮的窗口期，就能实现持续追踪、监控与锁定。在高烈度对抗环境中，哪怕只是短暂的上浮，都可能给潜艇带来灭顶之灾。

【潜艇围壳上有GPS导航接收天线】

在钍-229核时钟技术问世前，高精度水下计时定位主要依赖传统原子时钟，其工作原理是观测原子核外围电子的振荡频率来实现精准计时，从而完成定位解算。然而，核外电子的运动状态极易受到温度变化、宇宙辐射、电磁干扰、深海高压等外界环境因素的影响，导致计时精度随时间快速衰减。

即便是目前最先进的铯原子钟，在水下连续运行数月后，累积误差也会达到难以接受的程度，根本无法支持潜艇长时间的水下静默潜航。

与传统原子钟不同，钍-229核时钟不再依托核外电子的运动，而是直接捕捉钍-229原子核内部的能级跃迁信号来完成计时定位。原子核的体积仅为原子的十万分之一，其内部结构极其稳定，受外界环境干扰的概率几乎为零，无论是深海高压、极端温度波动，还是强电磁干扰，都难以影响其能级跃迁的频率。

【潜艇水下导航一直是难题】

理论上，钍-229核时钟的计时精度可达到传统原子时钟的10至1000倍，是目前全球精度稳定性最优的水下计时导航方案。

此次技术突破的关键，在于新型氟硼酸盐非线性光学晶体的成功研发。钍-229原子核的能级跃迁需要精确的148.3纳米深紫外激光作为激发条件，而在此之前，全球范围内的主流光学晶体仅能实现150纳米左右的波长输出，始终无法达到核时钟的工作阈值。

即便是我国上世纪90年代研发的钾铍氟硼酸盐晶体，也长期停留在150纳米的技术水平，无法实现突破。而此次国产新型氟硼酸盐晶体不仅成功将深紫外激光输出波长降至145.2纳米，精确覆盖了钍-229核激发的技术要求，同时激光能量转换效率较传统材料提升了数倍，大幅优化了核时钟系统的整体运行性能和功耗水平。

【上浮到潜望镜深度是很危险的】

基于钍-229核时钟的无GPS导航系统，具备无可比拟的实战应用价值，可全面适配我国海军现役及在研的所有主力潜艇型号。搭载该系统后，我国潜艇将彻底摆脱定期上浮校准导航数据的束缚，能够在数百米深的大洋深处保持连续全潜航静默状态，大幅压缩被敌方天基、空基、海基反潜平台探测锁定的概率。

同时，该技术还将全方位提升我军水下精确打击作战能力。现代潜射巡航导弹、水下高超音速武器的打击精度，高度依赖发射平台的定位精度与时间同步能力。在卫星定位信号被干扰或拒止的复杂战场环境下，传统导航模式极易出现定位偏差，导致武器打击失效。

而无卫星自主导航系统可在完全脱离卫星网络、且存在强电磁干扰压制的情况下，持续输出超高精度的定位与时间数据，为水下武器系统提供精准的发射校准、弹道规划与远程协同打击支持，大幅提升高烈度海战中的武器打击效能与平台生存能力。

【潜艇的惯导陀螺仪】

不过，需要明确的是，目前该项技术仍处于科研攻坚向工程化应用过渡的阶段。后续科研团队还需完成核时钟系统的小型化改造、深海高压与振动环境适应性测试、长期运行稳定性验证，以及与潜艇现有作战系统的集成适配等一系列工程化难题，距离大规模艇载部署仍有一定的路要走。

但此次晶体材料与深紫外波长技术的突破性进展，已经扫清了钍-229核时钟实用化的最主要障碍。

随着该技术逐步完成工程化应用并批量列装，我国潜艇的持续隐蔽作战能力、战略威慑能力及复杂战场适应能力将实现历史性跨越。这不仅将大幅削弱美国在印太海域的水下霸权优势，更为维护我国海洋权益、捍卫台海及南海海域的安全稳定提供了坚不可摧的技术与战略支撑。