冷原子钟:3000万年误差小于1 秒

Space Exploration - - 【中国航天资讯】 - (韵旺)

新闻:近日,在天宫二号空间实验室内搭载的世界首台太空运行的冷原子钟完成了全部既定在轨测试任务。在轨近两年期间,冷原子钟运行正常、状态良好、性能稳定,成功验证了在空间环境下高性能冷原子钟的运行机制与特性,将目前人类在太空的时间计量精度提高1~2个数量级。

解读:生活中我们常以分秒来计时,而在当今的太空探测、通信导航、天文观测、工业自动化等领域,却越来越需要更精密的时间测量,时间常常被准确到万分之一秒,甚至百万分之一秒,为了达到这一要求,包括冷原子钟在内的很多精密计时器诞生了。

冷原子钟是指把原子某两个能级之间的跃迁信号作为参考频率输出信号的高精度时钟。如果说机械表1天差不多有 1秒误差,石英表10天大概有1 秒误差,氢原子钟数百万年有1秒误差,那冷原子钟则可以做到3000 万年误差1秒。

目前,空间冷原子钟是应用广泛的实用钟。它可以在太空中对其他卫星上的星载原子钟进行无干扰的时间信号传递和校准,从而避免大气和电离层多变状态的影响,使基于空间冷原子钟授时的全球导航卫星系统具有更加精确和稳定的运行能力。

放眼世界,主要航天大国和组织都在进行空间冷原子钟的战略布局。例如,欧空局拟在 2020 年实施 ACES 计划,美国开展过 PARCS空间冷原子铯钟计划等。利用冷原子开展空间科学研究已经成为当今国际前沿热点之一。

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