空間光鐘是太空里最精準(zhǔn)的“鐘表”，是名副其實的“大國重器”，代表了國家的戰(zhàn)略科技力量。5月8日，記者從中國科學(xué)院國家授時中心獲悉：該中心在中國空間站取得重大科研突破——首次實現(xiàn)空間堿土金屬原子的激光冷卻。這不僅標(biāo)志著我國在空間冷原子物理領(lǐng)域邁出了關(guān)鍵一步，還為高精度空間光鐘的研制和應(yīng)用鋪平了道路。該研究成果近日在線發(fā)表于《中國物理快報》。
原子鐘是目前世界上最準(zhǔn)確的時間測量工具，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航、通信、電力等領(lǐng)域。“光鐘是更高性能的新一代原子鐘，未來將作為基準(zhǔn)鐘重新定義時間單位‘秒’。形象地說，目前銫原子噴泉鐘的性能達到6000萬年積累誤差不到1秒，而光鐘可以達到上百億年積累誤差不到1秒。”中國空間站光鐘研制技術(shù)負責(zé)人、國家授時中心研究員常宏介紹，“但是，將實驗室環(huán)境下運行并且占地十幾平方米的地面光鐘，做成體積不到1立方米、能在空間發(fā)射條件和微重力下運行的空間光鐘，不僅需要全新的物理思路，還要面對復(fù)雜的技術(shù)難題和工程挑戰(zhàn)。”
國家授時中心聯(lián)合中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所、國科大杭州高等研究院、國防科技大學(xué)等研制出我國首臺空間光鐘，載荷放置于我國空間站夢天實驗艙。作為我國空間站高精度時頻系統(tǒng)的最高精度時間頻率信號源，空間光鐘為我國空天地一體化時頻體系的建立提供技術(shù)支撐和保障。同時，科研人員持續(xù)開展研究，不斷攀登高精度空間光鐘研制的科學(xué)高峰。
在這個過程中，國家授時中心以鍶光鐘研究組為首的科研團隊，在10多年光鐘研制的基礎(chǔ)上，研制出一套高度集成化的小型空間鍶光鐘物理系統(tǒng)。“空間光鐘物理系統(tǒng)是空間光鐘核心技術(shù)之一，能夠滿足火箭運載需求，并能在空間站復(fù)雜環(huán)境中穩(wěn)定運行。”常宏介紹，作為一項原創(chuàng)性技術(shù)，空間光鐘物理系統(tǒng)已先后獲得中國、美國、歐盟發(fā)明專利授權(quán)，并獲得日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎、德國紐倫堡國際發(fā)明專利展金獎。
“空間堿土金屬原子的激光冷卻是高精度空間光鐘研制的關(guān)鍵核心技術(shù)。后續(xù)，隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化和完善，空間領(lǐng)域的激光冷卻原子技術(shù)將推動我國空間科學(xué)研究邁向新高度，為探索宇宙奧秘貢獻更多中國智慧和力量。”常宏表示。(記者 張梅)
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