中國有一臺全球最準的鍾:放置在太空軌道 3000萬年只差一秒

2020-12-15 利刃號

近日,有媒體從中科院獲得消息,由我國發射的世界首臺在太空中運行的冷原子鐘已經在太空軌道運行近兩年時間。中國這臺原子鐘的精度非常高,3000萬年誤差小於1秒,是人類目前在太空運行的時間計量儀器的最高標準。美國的銫鐘精度大約為2000萬年誤差一秒,可見我國的這臺冷原子鐘精度之高。

生叫做冷原子鐘呢?冷原子鐘是指利用雷射將原子的溫度降低至絕對零度附近,這樣的溫度下,原子活躍程度就非常的低,其能級躍遷頻率將更少的受到外界幹擾,從而可以實現更精確的服務。

怎麼理解這個冷原子鐘呢?打個比方,就像是好幾個人每人手中拿一根撞球杆,然後使用這麼多撞球杆去戳一顆撞球,這顆撞球的在這麼多杆的共同作用下,收到四面八方的壓力,最終被大家摁倒原地,不再動彈。在冷原子鐘上,雷射就是撞球杆,四面八方射來的雷射將這顆原子團團圍住,最終將其固定在原地不動,即:雷射可以精確的傳遞動量給原子,但是逆著原子運動方向對原子進行制動,當以極高頻率四面八方制動原子時,原子將幾乎不再產生任何運動,這個時候溫度也就降到了絕對零度。這就是冷原子鐘的原理。我國將這臺冷原子鐘搬到了太空中更具有意義,其不僅可以對基本物理原理進行驗證試驗,還可以輔助我國的北鬥衛星導航系統,提供更高精度的導航服務。

我們都知道,導航性能好不好,最關鍵的是看「精度」,精度越高,導航的效果越好。目前來講,星載原子鐘的精度是制約衛星導航系統精度的主要因素之一,另一個制約因素就是星地信號同步比對過程。當衛星計時器的誤差每天超過千分之一秒時,我們賴以生存的導航定位、電網併網發電、金融系統安全、交通管理將會陷入一片混亂。因此,對於現代以及未來,時間精度將是無可替代的戰略資源。正因如此,全球才在時間計量領域投入了大批的力量進行研發。我國也同樣建立了自己的實驗室研發專門用於原子鐘的研發。

我國的冷原子鐘目前被安置在天宮二號裡,其不僅能夠自身維持級高的時間進度,還可以在太空無大氣和電離層多變狀態影響的情況下,無誤差的通過星鏈傳輸對我國的北鬥導航衛星進行時間信號傳遞和校準,使得北鬥的導航精度又上升到新的量級。這臺原子鐘由中科院上海光機所研製而成,實現了人類首次冷原子鐘的在軌穩定運行。德國杜塞道夫大學原子物理學家史蒂芬·席勒對中國取得這一驕人成績給出了高度評價,他說:「隨著實驗的成功,中國在天基冷原子傳感器的研究走在了世界的最前沿」。新的成就意味著新的起點,中國的原子鐘事業又踏上了新的徵程。擔負起為世界精確報時的義務。(利刃/張陽)

尊重內容,從尊重作者開始,轉載、合作請私信聯繫我們。

相關焦點

  • 釐米級定位、300萬年誤差一秒 北鬥系統這些「絕活」很強大
    最後一顆北鬥三號衛星目前正在發射架上等待發射,而它的兄弟們,已經在太空中為我們服務多時,那麼北鬥系統究竟有多準呢?北鬥高精度定位服務提供商 陳金培:這個基站基本上覆蓋了中國的大部分地方,除了少部分無人區以外。同時為了支持整個自動駕駛的發展,在中國的所有的高速公路是全程覆蓋的。您在使用導航中,有沒有遇到進隧道、進地下室沒有GPS信號的情況?未來,北鬥將用自己的絕活,解決這些問題。
  • 釐米級定位、300萬年誤差一秒……北鬥系統這些「絕活」很強大
    央視網消息:最後一顆北鬥三號衛星目前正在發射架上等待發射,而它的兄弟們,已經在太空中為我們服務多時,那麼北鬥系統究竟有多準呢?  定位準  增強後定位達釐米級  北鬥高精度定位服務提供商 陳金培:這個基站基本上覆蓋了中國的大部分地方,除了少部分無人區以外。同時為了支持整個自動駕駛的發展,在中國的所有的高速公路是全程覆蓋的。  您在使用導航中,有沒有遇到進隧道、進地下室沒有GPS信號的情況?未來,北鬥將用自己的絕活,解決這些問題。
  • 4200萬年誤差僅1秒,冷原子鐘是世界上最「高冷」的鐘!
    原子鐘利用原子的穩定性,其準確性也隨著社會的進步逐年提升,甚至幾千萬年的誤差僅一秒。為了人類得以更好地研究太空,三億年僅誤差一秒的冷原子鐘也隨之誕生。那麼,冷原子鐘在研發原理是什麼?如何才能更好地應用它?
  • 4200萬年誤差僅1秒!一起來見識一下世界上最「高冷」的鐘
    我們現在需要的是優於3000萬年誤差1秒的空間原子鐘,下一代的導航系統也需要更高精度的空間原子鐘。如果我們進行深空探測的反向定位,就是把我們的衛星反過來朝向太空,去進行太空定位的時候,大家想像一下,現在的這種10米、3米的精度夠不夠?
  • 北鬥導航在最後時刻打破西方的封鎖,北鬥導航做到300萬年只差1秒
    據說我國的北鬥衛星系統做到300萬年只差一秒鐘,你沒有聽錯是300萬年只差一秒鐘。你是不是唬我?300萬年只差一秒鐘,人類現階段是怎麼做到對這些時間做計算的呢?或者做對比的呢?這些時間差又跟誰作為標準呢?沒有參照物又如何說有差異呢?今天我們就來聊聊北鬥衛星的銣原子300萬年只差一秒鐘,它是如何做到的?要知道有誤差,那得先有參照物。
  • 天宮二號戴了塊表:3000萬年誤差小於1秒,工業革命離不開它
    它的上面就搭載了一臺冷原子鐘 。根據最近媒體公開報導,兩年過去了,「這塊表」在太空之中的表現可謂相當出色,達到了天穩定度七點二乘以十的負十六次方的超高精度,將人類在太空的時間計量精度直接提高了一到兩個量級,每三千萬年誤差不到一秒。
  • 氫原子居然可以三千年不差一秒!
    哈嘍大家好,題目說三千年不差一秒到底是在說什麼呢?是不是感覺不可思議呢?你認為三千年不差一秒指的是什麼呢?一起來跟小編閱讀吧!鐘錶,多少年來給人們帶來了方便和快,也因誤差帶疑慮和煩惱鐘錶能否沒有誤差?多少年來人們在等待科學家給予回答199年6月,北京大學的科學家經過20年努力,研製3000年不差一秒的原子鐘原子鐘又叫原子頻標,是提供穩定、準確的標準時間頻率設備。
  • 北鬥三號全球導航系統首顆地球同步軌道衛星發射成功
    北鬥三號全球導航系統首顆地球同步軌道衛星發射成功 原標題:   中新網西安11月2日電 (記者 田進 通訊員 張昊)中國航天科技集團五院西安分院2日透露,北鬥三號全球導航系統第17顆衛星已成功發射。
  • 300萬年只誤差1秒 「北鬥」獨創布局既能覆蓋全球又定位精準
    300萬年只誤差1秒 「北鬥」獨創布局既能覆蓋全球又定位精準 中國新聞來源:央視網 2019年05月16日 11:45 A-A+ 在星座布局上就與其他國家導航系統不同,北鬥衛星運行在距離地面20000公裡左右的中圓軌道以及距離地面36000公裡左右的地球同步靜止軌道和同步傾斜軌道上,這種由北鬥獨創的三種不同軌道混合星座布局,既能覆蓋全球,又能提供更高精度的導航定位服務。
  • 貝索斯4200萬美元欲打造老爺鐘 可運行1萬年
    按照貝索斯的理念,這款老爺鐘的使用年限將達到一萬年。按照貝索斯的構想,在這款老爺鐘建造好之後,人們不僅能夠參觀數十年或數百年,甚至能夠參觀數千年到一萬年。貝索斯表示,「人類已經精通技術,從某種程度上講已經危及本身。人類考慮自身的長期未來已經變得越來越重要。」
  • 運轉3000萬年誤差小於1秒,天宮二號裡這個「時鐘」可了不得
    天宇來風每周四1天宮二號內冷原子鐘實現預定目標精度達到3000萬年誤差小於1秒??在天宮二號空間實驗室內搭載的世界首臺太空運行的冷原子鐘日前完成了全部既定在軌測試任務。在軌近兩年期間,冷原子鐘運行正常、狀態良好、性能穩定,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7.2乘以10的負16次方的超高精度(即精度達到3000萬年誤差小於1秒),將目前人類在太空的時間計量精度提高1—2個數量級。
  • 來杯太空雞尾酒!近地軌道品酒簡史
    飛船的貨艙裡裝著十幾瓶波爾多紅酒,每瓶酒都被放置在特製金屬罐內。這不是葡萄酒第一次離開地球,但卻是迄今為止把酒送入太空數量最多的一次。「太空貨物無限公司」(Space Cargo Unlimited)與歐洲多所大學的世界知名研究人員合作開展實驗,希望了解太空環境對葡萄酒的影響。然而,國際空間站的太空人們並沒有在軌道上開懷暢飲的計劃。
  • 16億年不差1秒的高精度鈣離子光鍾
    該團隊研究鈣離子光鍾已經超過二十年,解決了一系列關鍵物理問題並突破了關鍵技術:首先將單個鈣離子囚禁起來,並用雷射冷卻技術降低離子的溫度;同時,將一臺雷射器的頻率鎖定到一臺精細度很高的穩頻腔上,獲得了極窄的雷射線寬;在此基礎上,實現了光鍾鎖定。
  • 1千萬年僅誤差一秒,這台鐘直接影響北鬥衛星的導航定位精度
    若衛星存在十億分之一秒(1納秒)的時間誤差,則會產生0.3米的測距誤差。作為新一代北鬥導航衛星的三項關鍵技術之一,中科院上海天文臺研製的被動型星載氫原子鐘,1千萬年才誤差一秒,日前獲得2019年上海市科技進步一等獎。
  • 中國航天飛速發展,美感嘆:中國將抓住未來太空的話語權
    而在最近幾周,中國的太空計劃因為它在太空飛行方面的遠期計劃,又一次受到了美國媒體的強烈關注。 近日,據美國媒體報導稱,截至目前,中國已經在今年進行了27次軌道發射任務,而美國卻連俄羅斯的19次都沒超過,中國在成功的軌道發射次數上已領先世界,而這其實這已經不是第一次了。
  • 前瞻太空產業全球周報第3期:中國貴州FAST單碟射電望遠鏡即將完成...
    北鬥衛星導航系統總設計師楊長風率中國代表團50餘人出席大會並作北鬥衛星導航系統更新報告。北鬥核心星座2019年底部署完成 明年全面建成9日,聯合國全球衛星導航系統國際委員會(ICG)第十四屆大會舉辦期間,中方在會上宣布,今年底北鬥三號將完成所有中圓地球軌道衛星發射任務,北鬥全球系統核心星座部署完成,2020年北鬥全球系統全面建成。
  • 藏文科普|160億年一秒不差!原子鐘到底有多厲害?
    由於地球的公轉軌道是個橢圓,公轉速度並不均勻,自轉速率也不均勻,時快時慢,導致一年當中日長的變化幅度可以達到千分之二秒。另外,由於日、地、月相互吸引、潮汐摩擦等因素,也使得地球自轉有長期變慢的趨勢。地球的公轉軌道是個橢圓,公轉速度並不均勻,自轉速度也並不均勻平均而言,日長每100年約增加1.6毫秒,從而導致了用「天」來定義的秒長不固定。儘管它的變化幅度不過千萬分之一,但隨著航天、軍事等活動的開展,如此定義的秒長已經無法滿足實際需求了。
  • 太空垃圾多且「繁殖」 人類或失去同步衛星軌道
    自1957年第一顆人造衛星升空以來,人類已向太空發射了5000多顆各類太空飛行器,其中很大一部分已成為太空垃圾在近地軌道上飄蕩。   目前,地面上能觀測到並記錄在案的空間碎片約有4000多萬個,形成約3000噸太空垃圾。其中,地面可觀測到的最大碎片與一輛公共汽車相當,最小的與一個壘球相當,這些數字每年都在增加。
  • 太空垃圾或致同步衛星軌道報廢【2】
    低地球軌道的碎片以大約每小時2.8萬公裡的速度飛行,即使尺寸很小,也能給衛星造成巨大破壞,同時對太空人的安全帶來致命威脅。在已經編目的太空垃圾中,大約有70%位於距地面約2000公裡以內的低地球軌道,時刻威脅著各種衛星的安全。更為可怕的是,地球周圍的太空垃圾雲仍在不斷擴大。 不過,凱斯勒表示,太空垃圾問題目前仍處在可控制範圍內,因為衛星操作人員能夠採取預防措施,防止衛星發生相撞事故。