天宫二号空间冷原子钟实现预定科学目标(创新前沿)

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2019-02-21

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人民网北京7月25日电(记者吴月辉)记者从中国科学院获悉:在天宫二号空间实验室内搭载的世界首台太空运行的冷原子钟日前完成了全部既定在轨测试任务。

在轨近两年期间,冷原子钟运行正常、状态良好、性能稳定,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,同时实现了天稳乘以10的负16次方的超高精度(即精度达到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,为空间超高精度时间频率基准的重大需求以及未来空间基础物理前沿研究奠定了坚实的科学与技术基础。 该成果也于7月24日作为亮点文章在线发表在国际重要学术期刊《自然·通讯》上。 2016年9月,天宫二号空间实验室成功发射并顺利进入运行轨道。

由中国科学院牵头负责的载人航天工程空间应用系统在天宫二号上开展了14项体现国际科学前沿和高技术发展方向的空间科学与应用任务,其中包括世界首台太空运行的冷原子钟。

冷原子钟是把原子某两个能级之间的跃迁信号作为参考频率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,也可发展更高精度的导航定位系统。

这种能在空间环境下可靠运行的高精度原子钟应用于导航定位系统将会提升系统自主运行能力、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、广义相对论验证等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空间量子传感器等多个领域。