中國(guó)天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室2016年成功發(fā)射入軌后已開(kāi)展一系列科學(xué)任務(wù)。中國(guó)科研人員24日?qǐng)?bào)告說(shuō)，空間實(shí)驗(yàn)室搭載的高性能冷原子鐘實(shí)現(xiàn)了超高精度，將目前人類(lèi)在太空的時(shí)間計(jì)量精度提高1至2個(gè)數(shù)量級(jí)，有助推動(dòng)導(dǎo)航和空間基礎(chǔ)物理前沿研究的發(fā)展。

由中國(guó)科學(xué)院牽頭負(fù)責(zé)的載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)，在天宮二號(hào)上開(kāi)展了14項(xiàng)體現(xiàn)國(guó)際科學(xué)前沿和高技術(shù)發(fā)展方向的空間科學(xué)與應(yīng)用任務(wù)，其中包括國(guó)際上首臺(tái)在軌運(yùn)行并開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的空間冷原子鐘。

據(jù)中科院團(tuán)隊(duì)在英國(guó)《自然·通訊》雜志上發(fā)表的論文，在近兩年時(shí)間里，冷原子鐘完成了全部既定在軌測(cè)試任務(wù)，團(tuán)隊(duì)成功驗(yàn)證了在空間環(huán)境下高性能冷原子鐘的運(yùn)行機(jī)制與特性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了天穩(wěn)定度7.2乘以10的負(fù)16次方的超高精度。

論文通訊作者、中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員劉亮對(duì)新華社記者說(shuō)：“目前在天上應(yīng)用的原子鐘都是熱原子鐘，其最高天穩(wěn)定度在10的負(fù)15次方量級(jí)，我們是用冷原子鐘，因此可以獲得更高精度。”

冷原子鐘把原子某兩個(gè)能級(jí)之間的躍遷信號(hào)作為參考頻率輸出信號(hào)，同時(shí)利用激光使原子溫度降至接近絕對(duì)零度(約等于零下273.15攝氏度)，使原子能級(jí)躍遷頻率受到更小的外界干擾，從而實(shí)現(xiàn)更高精度。

研究團(tuán)隊(duì)表示，這種能在空間環(huán)境下可靠運(yùn)行的高精度原子鐘應(yīng)用于導(dǎo)航定位系統(tǒng)將會(huì)提升系統(tǒng)自主運(yùn)行能力、提高導(dǎo)航定位精度;在基礎(chǔ)物理研究方面，對(duì)推進(jìn)基本物理常數(shù)測(cè)量、廣義相對(duì)論驗(yàn)證等的發(fā)展具有重要意義。

劉亮說(shuō)：“我們將把這類(lèi)冷原子鐘小型化，從而可應(yīng)用于衛(wèi)星，不久的將來(lái)這類(lèi)原子鐘將應(yīng)用于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，未來(lái)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星上的原子鐘性能有望比目前提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。”