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科普——上海光机所天宫二号“空间冷原子钟”

发布时间: 2017-04-19 10:59:56   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

 

中国第一台铷原子钟(上海光机所研制)

 

空间冷原子钟(上海光机所研制 赵侃拍摄)

 

        中科院上海光机所研制的“空间冷原子钟”于2016年9月搭载天宫二号发射升空,成为国际上首台在轨运行并开展科学实验的“空间冷原子钟”,同时也是目前在空间运行的最高精度的原子钟,使我国在空间时频领域处于国际领先水平,在国内外引起了强烈的反响。

        600年前由于发明了航海钟,英国成为海洋大国。高精度空间原子钟的作用和当年的航海钟类似,是太空探索领域的关键设备。中国第一个发射并在轨运行了空间冷原子钟,国务院和中央军委等政府机关高度重视,国内外各大主流媒体包括美国“科学”杂志、美国“基督教科学箴言报”等都对中国空间冷原子钟作了专题报道,2017年欧洲时频和国际频率控制联合大会特别邀请项目组做“中国空间冷原子钟”报告。2017年1月10日,刘延东副总理在中科院新技术基地考时特别提到2016年中国科学院取得了“中国天眼射电望远镜、墨子号量子卫星、空间冷原子钟、煤炭清洁利用”等一批重大科研成果。

        “空间冷原子钟”将激光冷却技术和空间微重力环境结合,突破了空间激光自动找频和长期稳频技术、长期无源状态下的超高真空保持技术、低功耗集成化磁光阱激光冷却技术、超低噪声空间微波频率综合技术、应用于冷原子钟的高可靠光学系统、微重力环境下铷原子钟环形微波腔技术、在空间轨道实现地磁场主动补偿等一系列重大关键技术,验证了空间微重力环境下超高稳定度冷原子钟的运行机制,目前已经在空间轨道上首次实现了温度低于5μK的冷原子团,首次实现了线宽小于0.8Hz的冷原子钟鉴频曲线,首次实现了天稳1016量级的超高精度空间冷原子钟(即3000万年误差1秒),将目前人类在太空中的时间计量精度提高了近1个数量级,是国际上目前唯一在轨运行的空间冷原子钟

        “空间冷原子钟”开展了包括激光连续稳频输出、激光冷却原子、原子慢速抛射、超冷原子与微波相互作用、冷原子钟信号产生与传递、高精度光电自动时序控制等首次在太空中进行的前沿科学实验,为未来进行空间科学实验和工程应用等对超高精度时间基准的重大需求奠定了技术基础。

        “空间冷原子钟”的在轨实验成功,标志着我国具备了在太空中建立超高精度的时间频率基准的能力,以此为基础建立的空间高精度时频系统,将可以对其它卫星上的星载原子钟进行无干扰的时间信号传递和校准,使得基于空间冷原子钟同步的全球卫星导航系统具有更加精确和稳定的运行能力。除此之外,“空间冷原子钟”实验项目的成功还将为空间超冷原子物理、空间冷原子干涉仪、空间冷原子陀螺仪等应用奠定技术基础,并且在深空探测、引力红移、引力波探测、基本物理常数测量等一系列重大技术和基础科学发展方面做出重要贡献。

        “谁失去了太空,谁就失去了未来!”上海光机所天宫二号空间冷原子钟是中国乃至人类迈向太空探索的重要一步。

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