記者從中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心獲悉，我國(guó)天宮二號(hào)上搭載的世界首臺(tái)太空運(yùn)行的冷原子鐘已經(jīng)實(shí)現(xiàn)預(yù)定科學(xué)目標(biāo)，將目前人類在太空的時(shí)間計(jì)量精度提高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。該成果作為亮點(diǎn)文章于7月24日在線發(fā)表在國(guó)際重要學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。
　　2016年9月25日，天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室成功發(fā)射并順利進(jìn)入運(yùn)行軌道。在軌近兩年時(shí)間里，其上搭載的冷原子鐘運(yùn)行正常、狀態(tài)良好、性能穩(wěn)定，完成了全部既定在軌測(cè)試任務(wù)，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)，它實(shí)現(xiàn)了天穩(wěn)7.2×10-16的超高精度——3000萬(wàn)年誤差小于1秒，將目前人類在太空的時(shí)間計(jì)量精度提高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。這是基于冷原子的空間量子傳感器領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。
　　所謂冷原子鐘，就是把原子某兩個(gè)能級(jí)之間的躍遷信號(hào)作為參考頻率輸出信號(hào)的高精度時(shí)鐘，同時(shí)利用激光使原子溫度降至絕對(duì)零度附近，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。
　　在微重力環(huán)境下運(yùn)行高精度原子鐘則具有更重要意義，不僅可以對(duì)基本物理原理開展驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，也可發(fā)展更高精度的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。但在存在地球輻射帶干擾以及復(fù)雜的空間環(huán)境下，穩(wěn)定運(yùn)行一臺(tái)精密的空間冷原子鐘具有極大挑戰(zhàn)。
　　天宮二號(hào)空間冷原子鐘載荷分系統(tǒng)單位——中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)十余年的攻關(guān)，突破了微重力環(huán)境下運(yùn)行的冷原子鐘物理系統(tǒng)、長(zhǎng)期自主運(yùn)行的冷原子制備與操控激光光學(xué)系統(tǒng)、銣原子鐘超低噪聲微波頻率源等一系列關(guān)鍵技術(shù)，最終在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了冷原子鐘的在軌穩(wěn)定運(yùn)行。
　　據(jù)介紹，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)證等精密測(cè)物理的發(fā)展具有重要意義。此外，空間冷原子鐘相關(guān)技術(shù)還將會(huì)應(yīng)用于在空間量子傳感器等多個(gè)領(lǐng)域。
　　這一成果也獲得了國(guó)際同行的高度評(píng)價(jià)。比如：“在過(guò)去二十年有很多人努力要把冷原子鐘送到空間，但是由中國(guó)第一次展示了空間的冷原子鐘的實(shí)驗(yàn)……這是一項(xiàng)驚人的技術(shù)成就”；“該工作是空間冷原子實(shí)驗(yàn)研究的一個(gè)重要的里程碑”；“隨著實(shí)驗(yàn)的成功，中國(guó)在天基冷原子傳感器的研究走在了世界的最前沿”等等。