我國首次實現(xiàn)冷原子鐘太空穩(wěn)定運行

將太空計時精度提高１個數(shù)量級以上

　　光明日報北京7月25日電 記者齊芳從中國科學(xué)院獲悉，由天宮二號空間實驗室搭載的世界首臺太空運行的冷原子鐘，在軌近兩年，運行正常、狀態(tài)良好、性能穩(wěn)定。這一成果24日在學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上在線發(fā)表。國際同行對這一成果給予高度評價，認(rèn)為“這是空間冷原子實驗研究的一個重要的里程碑”，“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最前沿”。

　　據(jù)介紹，天宮二號搭載的冷原子鐘完成了全部既定在軌測試任務(wù)，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)7.2×10-16的超高精度，3000萬年誤差小于1秒。這一成果將目前人類在太空的時間計量精度提高了一至兩個數(shù)量級，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)。

　　在微重力環(huán)境下運行高精度原子鐘，是一個重大挑戰(zhàn)。中國科學(xué)院上海光機所的科研人員在量子頻標(biāo)和冷原子物理等研究積累的基礎(chǔ)上，經(jīng)過10余年的攻關(guān)，突破了微重力環(huán)境下運行的冷原子鐘物理系統(tǒng)、長期自主運行的冷原子制備與操控激光光學(xué)系統(tǒng)、銣原子鐘超低噪聲微波頻率源等一系列關(guān)鍵技術(shù)。在空間微重力環(huán)境下利用激光把銣原子溫度降低到接近絕對零度，利用激光和高精度微波場對制備的冷原子進(jìn)行操縱和探測，提取出銣原子高穩(wěn)定的能級躍遷頻率作為高精度原子鐘信號，在國際上首次實現(xiàn)冷原子鐘的在軌穩(wěn)定運行。

　　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(jìn)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。

　　《光明日報》（ 2018年07月26日 01版）