我國首次實現冷原子鐘太空穩定運行
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本報北京7月25日電 記者齊芳從中國科學院獲悉，由天宮二號空間實驗室搭載的世界首台太空運行的冷原子鐘，在軌近兩年，運行正常、狀態良好、性能穩定。這一成果24日在學術期刊《自然·通訊》上在線發表。國際同行對這一成果給予高度評價，認為「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，中國在天基冷原子感測器的研究走在了世界最前沿」。
據介紹，天宮二號搭載的冷原子鐘完成了全部既定在軌測試任務，成功驗證了在空間環境下高性能冷原子鐘的運行機制與特性，同時實現了天穩7.2×10-16的超高精度，3000萬年誤差小於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量級，為空間超高精度時間頻率基準的重大需求以及未來空間基礎物理前沿研究奠定了堅實的科學與技術基礎。
在微重力環境下運行高精度原子鐘，是一個重大挑戰。中國科學院上海光機所的科研人員在量子頻標和冷原子物理等研究積累的基礎上，經過10餘年的攻關，突破了微重力環境下運行的冷原子鐘物理系統、長期自主運行的冷原子製備與操控激光光學系統、銣原子鐘超低雜訊微波頻率源等一系列關鍵技術。在空間微重力環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製備的冷原子進行操縱和探測，提取出銣原子高穩定的能級躍遷頻率作為高精度原子鐘信號，在國際上首次實現冷原子鐘的在軌穩定運行。
這種能在空間環境下可靠運行的高精度原子鐘應用於導航定位系統將會提升系統自主運行能力、提高導航定位精度，在基礎物理研究方面，對推進基本物理常數測量、廣義相對論驗證等的發展具有重要意義。此外，空間冷原子鐘相關技術還將會應用於空間量子感測器等多個領域。
