天宮二號空間冷原子鐘實現(xiàn)預(yù)定科學(xué)目標(biāo)

精度達到3000萬年誤差小于1秒

本報北京7月25日電 （記者吳月輝）記者從中國科學(xué)院獲悉：在天宮二號空間實驗室內(nèi)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(wù)。在軌近兩年期間，冷原子鐘運行正常、狀態(tài)良好、性能穩(wěn)定，成功驗證了在空間環(huán)境下高性能冷原子鐘的運行機制與特性，同時實現(xiàn)了天穩(wěn)7.2乘以10的負(fù)16次方的超高精度（即精度達到3000萬年誤差小于1秒），將目前人類在太空的時間計量精度提高1—2個數(shù)量級。這是基于冷原子的空間量子傳感器領(lǐng)域發(fā)展的一個重要里程碑，為空間超高精度時間頻率基準(zhǔn)的重大需求以及未來空間基礎(chǔ)物理前沿研究奠定了堅實的科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)。

該成果也于7月24日作為亮點文章在線發(fā)表在國際重要學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。

2016年9月，天宮二號空間實驗室成功發(fā)射并順利進入運行軌道。由中國科學(xué)院牽頭負(fù)責(zé)的載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)在天宮二號上開展了14項體現(xiàn)國際科學(xué)前沿和高技術(shù)發(fā)展方向的空間科學(xué)與應(yīng)用任務(wù)，其中包括世界首臺太空運行的冷原子鐘。

冷原子鐘是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的高精度時鐘，同時利用激光使原子溫度降至絕對零度附近，使原子能級躍遷頻率受到更小的外界干擾，從而實現(xiàn)更高精度。在微重力環(huán)境下運行高精度原子鐘則具有更重要意義，不僅可以對基本物理原理開展驗證實驗，也可發(fā)展更高精度的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

這種能在空間環(huán)境下可靠運行的高精度原子鐘應(yīng)用于導(dǎo)航定位系統(tǒng)將會提升系統(tǒng)自主運行能力、提高導(dǎo)航定位精度。在基礎(chǔ)物理研究方面，對推進基本物理常數(shù)測量、廣義相對論驗證等的發(fā)展具有重要意義。此外，空間冷原子鐘相關(guān)技術(shù)還將會應(yīng)用于空間量子傳感器等多個領(lǐng)域。

（《人民日報》2018年07月26日 04版）