天宮二號傳捷報：冷原子鐘實現(xiàn)預定科學目標

本報北京7月25日電（中國青年報·中青在線記者 邱晨輝）作為我國第一個真正意義上的空間實驗室，天宮二號今天傳來捷報：搭載其中的世界首臺太空運行的冷原子鐘，已經實現(xiàn)預定科學目標，相應科學成果于7月24日作為亮點文章（Highlighting），在線發(fā)表在國際學術期刊《自然·通訊》（Nature Communications）上。

2016年9月25日，天宮二號成功發(fā)射并順利進入運行軌道。由中國科學院牽頭負責的載人航天工程空間應用系統(tǒng)，在天宮二號上開展了14項空間科學與應用任務，其中就包括冷原子鐘。

今天，中國科學院空間應用工程與技術中心對外發(fā)布消息稱，冷原子鐘在軌近兩年時間里，運行正常、狀態(tài)良好、性能穩(wěn)定，完成了全部既定在軌測試任務，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——3000萬年誤差小于一秒，將目前人類在太空的時間計量精度提高1～2個數(shù)量級，是基于冷原子的空間量子傳感器領域發(fā)展的一個重要里程碑。

所謂冷原子鐘，就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)展更高精度的導航定位系統(tǒng)。

不過，在存有地球輻射帶干擾以及復雜的空間環(huán)境下，穩(wěn)定運行一臺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——中國科學院上海光機所研究團隊經過十余年的攻關，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系統(tǒng)、銣原子鐘超低噪聲微波頻率源等一系列關鍵技術，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，在國際上首次實現(xiàn)冷原子鐘的在軌穩(wěn)定運行。