中國冷原子鐘將太空計時精度提高1個數量級以上

2020-12-15 新華網客戶端

　　新華社倫敦７月２４日電（記者張家偉）中國天宮二號空間實驗室２０１６年成功發射入軌後已開展一系列科學任務。中國科研人員２４日報告說，空間實驗室搭載的高性能冷原子鐘實現了超高精度，將目前人類在太空的時間計量精度提高１至２個數量級，有助推動導航和空間基礎物理前沿研究的發展。

　　由中國科學院牽頭負責的載人航天工程空間應用系統，在天宮二號上開展了１４項體現國際科學前沿和高技術發展方向的空間科學與應用任務，其中包括國際上首臺在軌運行並開展科學實驗的空間冷原子鐘。

　　據中科院團隊在英國《自然·通訊》雜誌上發表的論文，在近兩年時間裡，冷原子鐘完成了全部既定在軌測試任務，團隊成功驗證了在空間環境下高性能冷原子鐘的運行機制與特性，同時實現了天穩定度７．２乘以１０的負１６次方的超高精度。

　　論文通訊作者、中科院上海光學精密機械研究所研究員劉亮對新華社記者說：「目前在天上應用的原子鐘都是熱原子鐘，其最高天穩定度在１０的負１５次方量級，我們是用冷原子鐘，因此可以獲得更高精度。」

　　冷原子鐘把原子某兩個能級之間的躍遷信號作為參考頻率輸出信號，同時利用雷射使原子溫度降至接近絕對零度（約等於零下２７３.１５攝氏度），使原子能級躍遷頻率受到更小的外界幹擾，從而實現更高精度。

　　研究團隊表示，這種能在空間環境下可靠運行的高精度原子鐘應用於導航定位系統將會提升系統自主運行能力、提高導航定位精度；在基礎物理研究方面，對推進基本物理常數測量、廣義相對論驗證等的發展具有重要意義。

　　劉亮說：「我們將把這類冷原子鐘小型化，從而可應用於衛星，不久的將來這類原子鐘將應用於北鬥導航系統，未來北鬥導航衛星上的原子鐘性能有望比目前提高一個數量級。」

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