近日，一臺邊長達2.5 m的大型激光陀螺儀原型機在湖南建造成功并實現閉環運轉，這是國際上目前投入實用的最先進技術方案首次在國內實現自主試制。據悉，該原型機由湖南二零八先進科技有限公司（下簡稱“二零八公司”）技術團隊研發，填補了我國在大型激光陀螺建造領域的空白，為進一步推進該領域的研究奠定了良好的基礎。

激光陀螺儀——航天航空關鍵器件，卻被外國長期“卡脖子”

激光陀螺儀是高精度慣性傳感器的一種，主要用于感知物體的角運動，其核心是呈四邊形或三角形的環形激光器。與加速度傳感器組合制成慣性導航系統后，可以不依賴GPS精確地解算出運動載體在空間中的位置，是航空、航天、航海領域的關鍵器件之一。由于其在導航制導等軍事領域的巨大價值，激光陀螺儀一直名列各國出口管制清單之上。

目前國際上研究的激光陀螺儀主要分為兩大類，一類是小型的激光陀螺儀，在導航領域應用較為廣泛；一類是大型的激光陀螺儀，具備大科學裝置特征。

小型激光陀螺儀一般邊長在幾厘米至十幾厘米量級，眾多海陸空天武器裝備以及相關民用領域中均使用了激光陀螺儀作為核心導航部件，最著名的如美軍的F-35、F-22戰機，波音、空客等民用航空器等。目前，小型激光陀螺儀的研究與生產相對成熟，我國在2010年左右就已成為全世界第四個可自主量產小型激光陀螺儀的國家。

大型激光陀螺儀是指邊長在米級以上的陀螺儀，巨大的面積優勢賦予其極高的測量靈敏度和精度，其測量精度遠遠超出小型激光陀螺儀，這使其在世界時（UT1）測量、地球物理、大地測量、地震學等領域有著全新的應用。但隨著尺寸增大其研制難度大幅提升，研制過程也需要在小型激光陀螺儀基礎上多花費五至十年甚至更長的時間，同時需要大量經費進行支撐。目前僅有新西蘭、德國、美國以及中國的部分科研機構進行研究，屬于高精尖的基礎科學裝置。我國在大型激光陀螺儀技術方案上一直未能獲得突破，相關領域面臨“卡脖子”困境。

激光陀螺儀

有望實現高精度世界時（UT1）測量，我國大型激光陀螺儀獲重大突破

近年來，隨著衛星導航、航空航天等科學領域的不斷發展，在某些應用中通常需要用到高時間分辨率甚至是實時的UT1參數。但UT1具有實時變化的特點，是地球定向參數(EOP，地球在空間的自轉角、地極坐標（x、y）、歲差等參數)中最難精確預報的參數，需要通過連續不斷地觀測來獲取，其解算的關鍵在于高精度測量地球參數——地球自轉角速度的瞬時值。大型激光陀螺儀作為一種高精度測量世界時（UT1）的重要技術，可以提供更加簡潔獨立、實時性更好的手段，不僅在科學、技術、經濟建設領域有廣泛用途，在國防和航天領域也具有戰略重要性。

在接到國內某單位大型激光陀螺儀原型機的研制需求之后，二零八公司的研發團隊創造性的提出了基于模塊化組裝的大型激光陀螺儀構建方案和基于長變焦成像的精密諧振腔準直系統，克服了超大尺寸材料加工和超長光路準直的難題。在經費有限的情況下，自主搭建了超潔凈與隔振平臺，在狹小的實驗室內盡最大可能先后完成邊長1 m、1.5 m、2 m、2.5 m大型激光陀螺儀原型機的搭建，實現了出光閾值小于1 mA、地速自主出鎖、短時精度保持等初步目標，積累了大型激光陀螺儀的結構參數設置、激光模式選擇等多個方面的重要數據。

實驗結果表明，基于模塊化組裝的大型激光陀螺儀構建方案完全可以在較短的時間內實現各種邊長大型激光陀螺儀的諧振腔體構建，制造成本遠低于國外已有方案，屬于原始創新，該方案及相關技術已獲得專利授權。

目前，二零八公司的技術方案，已可支持邊長3 m甚至更大尺寸的大型激光陀螺儀建造。

構建研究—技術—產品完整鏈條，布局新一代慣性器件研發

總的來看，目前大型激光陀螺儀的研究仍需要克服眾多的困難。在過去的近三十年時間里，歐美等國家的研究團隊，先后花費了數十年的時間建設這一裝置。大型激光陀螺儀由于體積龐大、靈敏度高，與傳統小體積的激光陀螺相比，其制造方法和誤差機理均有天壤之別，進一步提高系統的性能任重道遠、意義重大。

在“導航戰”概念已經提出若干年、美國國防部2021年又提出研發新的PNT 技術（Positioning, Navigation, and Timing Technologies）作為 GPS 的補充的大背景下，高端慣性器件作為重要支撐器件之一顯得尤為重要。同時，高精度慣性器件也是未來無人駕駛汽車、無人機、室內導航、物聯網等領域的基礎性器件，眾多場景創新都將有賴于其在性價比和產能等方面的進一步提升。