天宮二號傳捷報(bào)：冷原子鐘實(shí)現(xiàn)預(yù)定科學(xué)目標(biāo)

本報(bào)北京7月25日電（中國青年報(bào)·中青在線記者 邱晨輝）作為我國第一個(gè)真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室，天宮二號今天傳來捷報(bào)：搭載其中的世界首臺(tái)太空運(yùn)行的冷原子鐘，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)預(yù)定科學(xué)目標(biāo)，相應(yīng)科學(xué)成果于7月24日作為亮點(diǎn)文章（Highlighting），在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》（Nature Communications）上。

2016年9月25日，天宮二號成功發(fā)射并順利進(jìn)入運(yùn)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(xiàng)空間科學(xué)與應(yīng)用任務(wù)，其中就包括冷原子鐘。

今天，中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心對外發(fā)布消息稱，冷原子鐘在軌近兩年時(shí)間里，運(yùn)行正常、狀態(tài)良好、性能穩(wěn)定，完成了全部既定在軌測試任務(wù)，成功驗(yàn)證了在空間環(huán)境下高性能冷原子鐘的運(yùn)行機(jī)制與特性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了天穩(wěn)7.2×10-16的超高精度——3000萬年誤差小于一秒，將目前人類在太空的時(shí)間計(jì)量精度提高1～2個(gè)數(shù)量級，是基于冷原子的空間量子傳感器領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。

所謂冷原子鐘，就是把原子某兩個(gè)能級之間的躍遷信號作為參考頻率輸出信號的高精度時(shí)鐘，同時(shí)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(shí)現(xiàn)更高精度。在微重力環(huán)境下運(yùn)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(yàn)證實(shí)驗(yàn)，也可發(fā)展更高精度的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

不過，在存有地球輻射帶干擾以及復(fù)雜的空間環(huán)境下，穩(wěn)定運(yùn)行一臺(tái)精密的空間冷原子鐘具有極大挑戰(zhàn)。天宮二號空間冷原子鐘載荷分系統(tǒng)單位——中國科學(xué)院上海光機(jī)所研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過十余年的攻關(guān)，突破了微重力環(huán)境下運(yùn)行的冷原子鐘物理系統(tǒng)、長期自主運(yùn)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)，最終提取出銣原子高穩(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(shí)現(xiàn)冷原子鐘的在軌穩(wěn)定運(yùn)行。