天宮二號上實驗的冷原子鐘技術(shù)明年有望在北斗上應(yīng)用

據(jù)中央廣播電視總臺中國之聲《新聞晚高峰》報道，隨著日前天宮二號任務(wù)圓滿完成、順利隕落，伴隨它一起上天的多個試驗項目也頻傳捷報。中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所研究員、空間冷原子鐘分系統(tǒng)主任設(shè)計師劉亮接受專訪時稱，在天宮二號上搭載的“冷原子鐘”在天上運行三年，達到實驗?zāi)康?，傳回大量?shù)據(jù)。

冷原子鐘是用激光把原子冷卻到接近絕對零度。明年有望把這一技術(shù)應(yīng)用在北斗上面，進一步提高我們的導(dǎo)航系統(tǒng)性能。接下來，在載人空間站上，將裝配一套全新的“冷原子鐘升級版”。原子鐘究竟有哪些特殊作用？相比熱原子鐘，冷原子鐘又有哪些獨門秘籍？

很多人的一天是從手機鈴聲開始，我國有多少部手機呢？工信部數(shù)據(jù)顯示，截至去年底，全國每人平均擁有1.12部手機。如果沒有手機信號，我們似乎寸步難行，但是，大家或許沒有想到，來自地面基站的手機信號，是由原子鐘技術(shù)保駕護航的。成都天奧電子股份有限公司就是研發(fā)原子鐘技術(shù)的公司，總經(jīng)理鄭世興介紹，現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用的大多是銣原子鐘，叫“鐘”，卻不是鐘，而是一種統(tǒng)一時間的技術(shù)，基站和基站之間也需要統(tǒng)一時間，否則，手機就不能收到準確的信號。“它是一種很精密的時間發(fā)生器?！?/p>

銣原子鐘技術(shù)最早是從航天中開始應(yīng)用，今天這一技術(shù)早已實現(xiàn)全部自主可控，在天宮二號載人航天任務(wù)中，對已經(jīng)上天的火箭、衛(wèi)星或者軌道艙進行測控，需要高精度的時間同步設(shè)備，銣原子鐘就是時間同步設(shè)備的核心部件。有了它，就像風(fēng)箏有了線。“如果我們用銣原子鐘來作為時間的話，3000年不差一秒?！编嵤琅d說。

3000年不差一秒？或許大家會認為這已經(jīng)相當準確，但事實上，這只是熱原子鐘的標準，在天宮二號上搭載的冷原子鐘，做到了3000萬年誤差不超過1秒，將飛行器自主守時精度提高了1到2個數(shù)量級。

冷原子鐘的“冷”指的是接近零下273.15攝氏度的溫度，達10的負6次方K，這個溫度還有一個學(xué)名——絕對零度，意味著在這個溫度下所有物質(zhì)都不會再運動，對這些幾乎不動的原子進行測量，結(jié)果自然更加精準。近年來，空間冷原子鐘的研制成為各國競爭的焦點，但如何將冷原子鐘送上太空是過去20年來國際同行一直沒有攻克的難關(guān)！劉亮說，目前應(yīng)用于空間的熱原子鐘性能已接近極限，制約了導(dǎo)航定位系統(tǒng)性能的進一步提高。如今，我們經(jīng)過多年攻關(guān)，終于突破了熱原子鐘的局限。他介紹：“天上有冷原子鐘我們可以做很多事情，比如可以提高導(dǎo)航定位的精度、進行深空探測、進行一些更加基礎(chǔ)的物理問題的研究?！?/p>

冷原子鐘在天上陪伴天宮二號飛行了三年，三年來積累了大量數(shù)據(jù)。劉亮介紹，冷原子鐘技術(shù)已經(jīng)得到驗證：“我們冷原子鐘是世界上第一個在天上運行的冷原子鐘，而且我們運行了接近三年，沒有出任何問題?！?/p>

技術(shù)得到驗證后，“冷原子鐘”就該正式在生活中登場了。劉亮透露，明年有望把冷原子鐘應(yīng)用在北斗導(dǎo)航之上，讓北斗衛(wèi)星的導(dǎo)航精準度再上新臺階，2022年時，當載人空間站發(fā)射時，冷原子鐘的升級版——全新原子鐘系統(tǒng)也將一起奔赴太空。

劉亮說：“明年北斗的時間系統(tǒng)可能會有冷原子鐘，也將是導(dǎo)航系統(tǒng)中的最高精度的原子鐘，把我們導(dǎo)航系統(tǒng)技能更加提高，2022年，我們會在發(fā)射空間站時攜帶一套空間的超冷原子物理裝置，比冷原子鐘還要冷的一個裝置，非常冷，到10的負12次方K的溫度。我們第三個裝置，也會在空間站上再帶一臺冷原子鐘，里面還將包括光鐘、氫鐘等其他原子鐘，組成一個新的系統(tǒng)，也就是說，那時我們的空間站就會有一個更高精度的原子鐘系統(tǒng)?！?/p>

（來源：央廣網(wǎng)）