《科技之神》第10章 去尼玛的微创新

  “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=（e*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。