天宮二號(hào)上實(shí)驗(yàn)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(tái)中國(guó)之聲《新聞晚高峰》報(bào)道，隨著日前天宮二號(hào)任務(wù)圓滿完成、順利隕落，伴隨它一起上天的多個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目也頻傳捷報(bào)。中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員、空間冷原子鐘分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師劉亮接受專訪時(shí)稱，在天宮二號(hào)上搭載的“冷原子鐘”在天上運(yùn)行三年，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?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(duì)零度。明年有望把這一技術(shù)應(yīng)用在北斗上面，進(jìn)一步提高我們的導(dǎo)航系統(tǒng)性能。接下來(lái)，在載人空間站上，將裝配一套全新的“冷原子鐘升級(jí)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(dú)門秘籍？

很多人的一天是從手機(jī)鈴聲開(kāi)始，我國(guó)有多少部手機(jī)呢？工信部數(shù)據(jù)顯示，截至去年底，全國(guó)每人平均擁有1.12部手機(jī)。如果沒(méi)有手機(jī)信號(hào)，我們似乎寸步難行，但是，大家或許沒(méi)有想到，來(lái)自地面基站的手機(jī)信號(hào)，是由原子鐘技術(shù)保駕護(hù)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(shí)間的技術(shù)，基站和基站之間也需要統(tǒng)一時(shí)間，否則，手機(jī)就不能收到準(zhǔn)確的信號(hào)?！八且环N很精密的時(shí)間發(fā)生器。”

銣原子鐘技術(shù)最早是從航天中開(kāi)始應(yīng)用，今天這一技術(shù)早已實(shí)現(xiàn)全部自主可控，在天宮二號(hào)載人航天任務(wù)中，對(duì)已經(jīng)上天的火箭、衛(wèi)星或者軌道艙進(jìn)行測(cè)控，需要高精度的時(shí)間同步設(shè)備，銣原子鐘就是時(shí)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(lái)作為時(shí)間的話，3000年不差一秒。”鄭世興說(shuō)。

3000年不差一秒？或許大家會(huì)認(rèn)為這已經(jīng)相當(dāng)準(zhǔn)確，但事實(shí)上，這只是熱原子鐘的標(biāo)準(zhǔn)，在天宮二號(hào)上搭載的冷原子鐘，做到了3000萬(wàn)年誤差不超過(guò)1秒，將飛行器自主守時(shí)精度提高了1到2個(gè)數(shù)量級(jí)。

冷原子鐘的“冷”指的是接近零下273.15攝氏度的溫度，達(dá)10的負(fù)6次方K，這個(gè)溫度還有一個(gè)學(xué)名——絕對(duì)零度，意味著在這個(gè)溫度下所有物質(zhì)都不會(huì)再運(yùn)動(dòng)，對(duì)這些幾乎不動(dòng)的原子進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果自然更加精準(zhǔn)。近年來(lái)，空間冷原子鐘的研制成為各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，但如何將冷原子鐘送上太空是過(guò)去20年來(lái)國(guó)際同行一直沒(méi)有攻克的難關(guān)！劉亮說(shuō)，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(jìn)一步提高。如今，我們經(jīng)過(guò)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(jìn)行深空探測(cè)、進(jìn)行一些更加基礎(chǔ)的物理問(wèn)題的研究?！?/p>

冷原子鐘在天上陪伴天宮二號(hào)飛行了三年，三年來(lái)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(yàn)證：“我們冷原子鐘是世界上第一個(gè)在天上運(yùn)行的冷原子鐘，而且我們運(yùn)行了接近三年，沒(méi)有出任何問(wèn)題?！?/p>

技術(shù)得到驗(yàn)證后，“冷原子鐘”就該正式在生活中登場(chǎng)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(zhǔn)度再上新臺(tái)階，2022年時(shí)，當(dāng)載人空間站發(fā)射時(shí)，冷原子鐘的升級(jí)版——全新原子鐘系統(tǒng)也將一起奔赴太空。

劉亮說(shuō)：“明年北斗的時(shí)間系統(tǒng)可能會(huì)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(huì)在發(fā)射空間站時(shí)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(gè)裝置，非常冷，到10的負(fù)12次方K的溫度。我們第三個(gè)裝置，也會(huì)在空間站上再帶一臺(tái)冷原子鐘，里面還將包括光鐘、氫鐘等其他原子鐘，組成一個(gè)新的系統(tǒng)，也就是說(shuō)，那時(shí)我們的空間站就會(huì)有一個(gè)更高精度的原子鐘系統(tǒng)?！?/p>

（來(lái)源：央廣網(wǎng)）