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【人民网】天宫二号冷原子钟:突破人类太空计时精度

来源: 发布时间:2019-07-02 16:18:05

  人民网?#26412;?月26日电(赵竹青)记者从中国科学院空间应用工程与技术中心获悉,我国天宫二号上搭载的世界首台太空运?#26800;?#20919;原子钟已经实现预定科学目标,将目前人类在太空的时间计量精度提高1-2个数量级。该成果作为亮点文章于24日在线发表在国际重要学术期刊《自然·通讯》上。 

  2016年9月25日,天宫二号空间实验?#39029;?#21151;发射并顺利进入运行轨道。在轨近两年时间里,其上搭载的冷原子钟运行正常、状态良好、性能稳定,完成了全部既定在轨测试任务,成功验证了在空间环境下高性能冷原子钟的运行机制与特性。 

  同时,它实现了天稳7.2×10-16的超高精度——3000万年误差小于1秒,将目前人类在太空的时间计量精度提高1-2个数量级。这是基于冷原子的空间量子传感器领域发展的一个重要里程碑。 

  所谓冷原子钟,就是把原子某两个能级之间的跃迁信号作为参?#35745;?#29575;输出信号的高精度时钟,同时利用激光使原子温度降至绝对零度附近,使原子能级跃迁频率受到更小的外界干扰,从而实现更高精度。 

  在微重力环境下运行高精度原子钟则具有更重要意义,不仅可以对基本物理原理开展验证实验,?#37096;?#21457;展更高精度的导航定位系?#22330;?#20294;在存在地球辐射带干扰以及复杂的空间环境下,稳定运行一台精密的空间冷原子钟具有极大挑战。 

  天宫二号空间冷原子钟载荷分系统单位——中国科学院上海光机所研究团队经过十余年的攻关,突破了微重力环境下运?#26800;?#20919;原子钟物理系?#22330;?#38271;期自主运?#26800;?#20919;原子制备与操控激光光学系?#22330;?#38135;原子钟超低噪声微波频率源等一系列关键技术,最终在国际上首次实现了冷原子钟的在轨稳定运行。 

  据介绍,这种能在空间环境下可靠运?#26800;?#39640;精度原子钟应用于导航定位系统将会提升系统自主运?#24515;?#21147;、提高导航定位精度。在基础物理研究方面,对推进基本物理常数测量、广义相?#26376;?#39564;证等精密测物理的发展具有重要意义。此外,空间冷原子钟相关技术还将会应用于在空间量子传感器等多个领域。 

  这一成果也获得了国际同?#26800;?#39640;度?#20848;邸?#27604;如:“在过去二十年有很多人努力要把冷原子钟送到空间,但是由中国第一次展示了空间的冷原子钟的实验……这是一项惊人的技术成就”;“该工作是空间冷原子实验研究的一个重要的里程碑”;?#20843;?#30528;实验的成功,中国在天基冷原子传感器的研究走在了世界的最前沿”等等。(人民网,赵竹青,2018年7月26日) 

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