在复杂的、代表现代高尖端科技前沿技术的卫星导航系统中，其中能被称之为“心脏”的部分，有着怎样超然的能力呢？

卫星发射

由于卫星导航系统在空间高速运转，不同种类的接收机用户，位置处于不断变化的过程中，且地球自身也持续不断地转动，其间微小的时间误差，将导致光速运行的无线电波产生巨大的测量误差，因此时间系统的精确计量和同步具有极其重要的意义。

基于此，科学家们进行了持续不断地科研探索、攻关，1955年世界上第一台铯束原子频率标准钟，即“原子钟”问世，这是人类计时史上的一次革命，使得时间计量标准由传统的天文学的宏观领域过渡到一个崭新的微观领域。

星载原子钟一旦发射上天便一锤定音，原子钟一旦性能不稳或失常，这颗卫星便会性能退化或功能失效，这也是为何“原子钟”被称为导航卫星的心脏。

原子钟是如何实现高精度计时的呢？原子是由原子核和电子组成，电子绕原子核高速旋转，有不同的旋转轨道。电子在不同的轨道上具有不同的能量，这些能量是不连续的，称为能级。电子在不同的能级之间可以跃迁，当电子从一个高“能量态”跃迁至低“能量态”时，它便会释放电磁波。

这种电磁波的频率就是人们所说的共振频率，同一种原子的同一种跃迁的共振频率是一定的，共振频率非常稳定，例如铯133的一个共振频率为9192631770赫兹。用它制作的计时仪器就可以非常准确了。

电子跃迁

北斗卫星导航系统使用的是由中国航天科工集团所研制的星载铷原子钟，这些原子钟实现了元器件100%国产化，目前的精度可达到300万年误差仅为1秒。

科学将永不止步，未来精度更高的工作物质是超冷原子，预计基于超冷原子的光钟精度可达10万亿年误差为1秒。北京大学信息科学技术学院目前已研究成功玻色-爱因斯坦凝聚，这是一种被称作“第五种物质状态”的物质，温度只有50纳开（1纳开=1×10-9开），已经接近绝度零度（开尔文零度），达到此温度已经属于非常先进的技术了，因绝对零度是不可能达到的温度。

冷原子钟

参考： 《北斗卫星导航系统》，焦维新 著 知识产权出版社

《全球导航卫星系统》，曾庆化 主编 国防工业出版社