成功發(fā)射的天宮二號(hào)搭載了多種高精尖科學(xué)裝備。其中，由中科院上海光機(jī)所研制的“定時(shí)神針”——空間冷原子鐘，有望實(shí)現(xiàn)約3000萬(wàn)年誤差1秒的超高精度，這將是國(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，也是目前在空間運(yùn)行的最高精度原子鐘。

人類(lèi)社會(huì)發(fā)展離不開(kāi)對(duì)時(shí)間的精確測(cè)量。之前，在太空中運(yùn)行的原子鐘都是熱原子鐘，精度最高對(duì)應(yīng)300萬(wàn)年誤差1秒。此次，由天宮二號(hào)搭載的空間冷原子鐘將激光冷卻技術(shù)送入太空，在空間微重力環(huán)境下，進(jìn)一步使時(shí)間精度提升10倍，意味著這臺(tái)鐘運(yùn)行3000萬(wàn)年才會(huì)有1秒的誤差！

如此精準(zhǔn)的鐘到底有什么作用呢？上海光機(jī)所中科院量子光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任劉亮介紹，在太空中，空間冷原子鐘可以建立超高精度時(shí)間頻率基準(zhǔn)。有了這個(gè)基準(zhǔn)，就可以把天上其他原子鐘同步起來(lái)，讓全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有更加精確和穩(wěn)定的運(yùn)行能力。

此外，冷原子技術(shù)的發(fā)展還將大幅提高許多實(shí)驗(yàn)的精度，讓原來(lái)不可能進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)成為可能。例如，開(kāi)展深空導(dǎo)航定位。劉亮說(shuō)，如果我們?cè)谔?yáng)系中不受引力影響的拉格朗日點(diǎn)各放置一臺(tái)冷原子鐘，人類(lèi)就可以超越近地范圍、在太陽(yáng)系這個(gè)更大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，開(kāi)展大尺度時(shí)空研究，包括廣義相對(duì)論在大尺度情況下是否成立等。

又如，空間冷原子干涉儀可以取代空間激光干涉儀，實(shí)現(xiàn)在軌引力波探測(cè)。劉亮介紹，探測(cè)引力波有多種手段，采用激光干涉儀探測(cè)，需要三顆衛(wèi)星，空間冷原子干涉儀只需要兩顆衛(wèi)星，技術(shù)難度和成本都有所降低。

同時(shí)，空間冷原子鐘還能測(cè)量引力紅移。根據(jù)廣義相對(duì)論，時(shí)間沒(méi)有統(tǒng)一的概念，在火星、月球等不同的引力場(chǎng)里，時(shí)間都是不一樣的。“如果天上有個(gè)原子鐘，地面也有個(gè)原子鐘，那么一比較，就知道時(shí)間相差多少，然后利用這個(gè)時(shí)間差就可以測(cè)量引力紅移。”劉亮說(shuō)。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，空間冷原子鐘的發(fā)展或許能讓科幻世界的諸多猜想得到明確的解答。

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