中国冷原子钟将太空计时精度提高１个数量级以上

中国天宫二号空间实验室2016年成功发射入轨后已开展一系列科学任务。中国科研人员24日报告说，空间实验室搭载的高性能冷原子钟实现了超高精度，将目前人类在太空的时间计量精度提高1至2个数量级，有助推动导航和空间基础物理前沿研究的发展。

由中国科学院牵头负责的载人航天工程空间应用系统，在天宫二号上开展了14项体现国际科学前沿和高技术发展方向的空间科学与应用任务，其中包括国际上首台在轨运行并开展科学实验的空间冷原子钟。

据中科院团队在英国《自然·通讯》杂志上发表的论文，在近两年时间里，冷原子钟完成了全部既定在轨测试任务，团队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，同时实现了天稳定度7.2乘以10的负16次方的超高精度。

论文通讯作者、中科院上海光学精密机械研究所研究员刘亮表示：“目前在天上应用的原子钟都是热原子钟，其最高天稳定度在10的负15次方量级，我们是用冷原子钟，因此可以获得更高精度。”

冷原子钟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，同时利用激光使原子温度降至接近绝对零度（约等于零下273.15摄氏度），使原子能级跃迁频率受到更小的外界干扰，从而实现更高精度。

研究团队表示，这种能在空间环境下可靠运行的高精度原子钟应用于导航定位系统将会提升系统自主运行能力、提高导航定位精度；在基础物理研究方面，对推进基本物理常数测量、广义相对论验证等的发展具有重要意义。

刘亮说：“我们将把这类冷原子钟小型化，从而可应用于卫星，不久的将来这类原子钟将应用于北斗导航系统，未来北斗导航卫星上的原子钟性能有望比目前提高一个数量级。”