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建立中國(guó)空間站必不可少的“鐘”!

中科院半導(dǎo)體所 ? 來(lái)源:格致論道講壇 ? 作者:屈求智 ? 2021-05-11 14:10 ? 次閱讀
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“一個(gè)全新的冷原子鐘的時(shí)代即將到來(lái)。它將會(huì)擺脫實(shí)驗(yàn)室的束縛,應(yīng)用到各種更加復(fù)雜、更加需要的環(huán)境中去,為大家服務(wù)?!?/p>

首先我問(wèn)大家一個(gè)問(wèn)題,什么是時(shí)間?這個(gè)問(wèn)題聽(tīng)起來(lái)好像很熟悉,我們每個(gè)人每天都不停地在看時(shí)間,但是當(dāng)有人問(wèn)你“時(shí)間是什么”的時(shí)候,可能就不是那么好回答了。

古羅馬時(shí)期著名的思想家荷馬說(shuō)過(guò):“如果沒(méi)有人問(wèn)我這個(gè)問(wèn)題,我想我知道什么是時(shí)間;可如果有人一問(wèn)我,我就什么都不知道了?!睈?ài)因斯坦也說(shuō)過(guò)這個(gè)問(wèn)題,當(dāng)有人問(wèn)他什么是時(shí)間,愛(ài)因斯坦說(shuō):“空間和時(shí)間只是我們?nèi)祟愃伎嫉哪J剑⒉皇俏覀冑囈陨娴臈l件?!?/p>

這話很深?yuàn)W。說(shuō)實(shí)話,我也說(shuō)不清楚時(shí)間是什么。大家如果有興趣,可以去看一看霍金大神寫(xiě)的那本書(shū)——《時(shí)間簡(jiǎn)史》。

時(shí)間我說(shuō)不上來(lái),但是用來(lái)測(cè)量時(shí)間的是時(shí)鐘。我倒是可以給大家解釋解釋。用一句最簡(jiǎn)單的話來(lái)解釋時(shí)鐘,它就是周期運(yùn)動(dòng)加一個(gè)計(jì)數(shù)器。

大家看,古時(shí)候我們分辨時(shí)間,就是看太陽(yáng)、看月亮、看星星的周期運(yùn)動(dòng)。通過(guò)它們的位置,我們能夠簡(jiǎn)單地判斷時(shí)間。我們稱這類鐘為自然鐘。自然鐘沒(méi)有什么精確度可言,大概就是能知道現(xiàn)在是上午、下午還是傍晚。

人類自然不滿足于這樣的結(jié)果,所以在接下去的幾百年、上千年,人類發(fā)明了很多很多裝置來(lái)記錄時(shí)間。這張圖中那個(gè)記錄時(shí)間的裝置叫什么?

它就是日晷。這個(gè)日晷最近在一部電視劇里可火了,這部電視劇叫《長(zhǎng)安十二時(shí)辰》。

下面的那個(gè)沙漏也是用來(lái)記錄時(shí)刻的。每次把沙漏倒過(guò)來(lái),沙子會(huì)流到底下;再倒過(guò)來(lái),沙子又會(huì)反過(guò)來(lái)流。沙漏有一個(gè)特點(diǎn)——可以等量地記錄一段時(shí)間,而且時(shí)間間隔基本不變。

但是,這些都還不能稱之為時(shí)鐘。要成為時(shí)鐘,必須還有一個(gè)條件——能夠不斷地彌補(bǔ)損失的能量。所以,后來(lái)人們發(fā)明了水鐘和各種機(jī)器鐘擺,利用風(fēng)能、電能等讓這些鐘始終不停地運(yùn)轉(zhuǎn),我們稱這類鐘為人造鐘。

這是法國(guó)一個(gè)叫貝桑松的小鎮(zhèn),那里非常小,風(fēng)景非常優(yōu)美。在那里我看到了這臺(tái)鐘。貝桑松雖然面積不大,但卻是世界時(shí)間頻率的中心。每?jī)赡暌淮蔚氖澜鐣r(shí)頻大會(huì)都在這個(gè)小鎮(zhèn)召開(kāi),所以那里聚集了人類歷史上最精確、最好的一些時(shí)鐘。

大家看這臺(tái)鐘,這是它的正面和背面。像這樣的一臺(tái)鐘,精度就非常高了。它能高到什么程度呢?高到10-8這個(gè)量級(jí)。換句話說(shuō),一年也就誤差一兩秒。

當(dāng)然,現(xiàn)代人不可能每家都有一臺(tái)這樣的鐘。我們現(xiàn)在都用非常好的機(jī)械手表、石英表來(lái)計(jì)時(shí)。

那你們知道機(jī)械表和石英表的精度是多少嗎?有人說(shuō)是“秒”。秒,只是它的分辨率,現(xiàn)在好的石英表已經(jīng)能夠達(dá)到分辨毫秒以下的精度了,用它來(lái)計(jì)時(shí),日常生活就足夠了。

是不是有這樣的表就夠了呢?我們還需要更精確的時(shí)鐘嗎?

我給大家兩個(gè)數(shù)字:如果一天的計(jì)時(shí)誤差超過(guò)千分之一秒,那么通信網(wǎng)絡(luò)、交通、金融系統(tǒng)、安全、電網(wǎng)發(fā)電等,就會(huì)陷入混亂;如果一天的計(jì)時(shí)誤差超過(guò)十億分之一秒,那么咱們的導(dǎo)航定位系統(tǒng)就不能像現(xiàn)在有這么高的精度了。

現(xiàn)在我們的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),它的精度大概在3米~10米的范圍內(nèi)波動(dòng)。如果我們要進(jìn)行導(dǎo)彈精確打擊,若時(shí)間測(cè)錯(cuò)了,那導(dǎo)彈直接就不知道打哪兒去了。

用什么樣的鐘才能夠?qū)崿F(xiàn)這么高精度的時(shí)間測(cè)量呢?在20世紀(jì)50年代的時(shí)候,一位叫拉姆賽的科學(xué)家發(fā)明了一種神奇的方法,叫分離振蕩法。用分離振蕩法可以把原子的振蕩頻率給提取出來(lái),作為計(jì)時(shí)器的周期運(yùn)動(dòng)。

因?yàn)樵拥恼袷庮l率非常穩(wěn)定,而且非???,也就是說(shuō),原子的周期運(yùn)動(dòng)的時(shí)間間隔非常非常小,這樣可以讓分辨的時(shí)間間隔也非常非常小。

同時(shí),由于原子非常穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),所以我們能利用它來(lái)研制既準(zhǔn)又穩(wěn)的時(shí)鐘——原子鐘。

當(dāng)有了原子鐘以后,人類的科技進(jìn)步就開(kāi)始騰飛了。而且在過(guò)去的幾十年里,每10年原子鐘的精度都會(huì)提高一個(gè)數(shù)量級(jí)?,F(xiàn)在,原子鐘主要運(yùn)用在GPS或者北斗上面,比如氫原子鐘,還有常見(jiàn)的銫原子鐘、銣原子鐘,等等。

它們的誤差可以達(dá)到數(shù)十萬(wàn)年,甚至是數(shù)百萬(wàn)年誤差一秒。但是問(wèn)題來(lái)了,是不是這樣就夠了呢?現(xiàn)在原子鐘的精度能不能無(wú)限地再往上面增加呢?

答案是,很難。因?yàn)樵隅姷木仍?0世紀(jì)末已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)瓶頸,基本上到了這個(gè)數(shù)量級(jí)的時(shí)候,精度已經(jīng)很難提高了。而精度提高最大的限制在于,原子本身的熱運(yùn)動(dòng)沒(méi)有辦法消除。

原子的熱性運(yùn)動(dòng)是什么?原子又是怎么回事?我們現(xiàn)在需要的是優(yōu)于3000萬(wàn)年誤差1秒的空間原子鐘,下一代的導(dǎo)航系統(tǒng)也需要更高精度的空間原子鐘。

如果我們進(jìn)行深空探測(cè)的反向定位,就是把我們的衛(wèi)星反過(guò)來(lái)朝向太空,去進(jìn)行太空定位的時(shí)候,大家想象一下,現(xiàn)在的這種10米、3米的精度夠不夠?

我打個(gè)比方,我們想坐宇宙飛船去太陽(yáng)系最邊上的冥王星,如果用現(xiàn)在的導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行定位,可能永遠(yuǎn)也到不了冥王星,因?yàn)檎`差實(shí)在是太大了。

進(jìn)行深空導(dǎo)航,必須要有優(yōu)于3000萬(wàn)年誤差1秒的原子鐘才行。怎么樣才能得到更高精度的原子鐘呢?在電影《復(fù)仇者聯(lián)盟》中,滅霸手指一打,蜘蛛俠就灰飛煙滅了。

當(dāng)蜘蛛俠變成小黑點(diǎn)的時(shí)候,我就在想,那一共有多少個(gè)小黑點(diǎn)呢?有沒(méi)有人知道大概的數(shù)量級(jí)?如果以一個(gè)60千克重量的普通成人計(jì)算,那將有2.4×1027個(gè)原子。

原子究竟是什么?原子是組成人體最基本的單位,最基本的粒子。但是原子有一個(gè)特點(diǎn),那就是化學(xué)攻擊對(duì)它沒(méi)有傷害。換句話說(shuō),如果我們把化學(xué)攻擊稱之為魔法的話,那原子對(duì)魔法攻擊是免疫的。

什么東西對(duì)原子會(huì)形成傷害呢?對(duì),物理攻擊。那什么樣的武器可以攻擊原子呢?答案是激光。而最近30年,科學(xué)家們就發(fā)明了用激光來(lái)冷卻原子的方法。

以前正在上大學(xué)的我也搞不懂什么是激光冷卻,只是在查文獻(xiàn)的時(shí)候突然查到了激光冷卻這一概念。因?yàn)楫?dāng)時(shí)我很好奇,所以就看了一下。文獻(xiàn)中說(shuō),激光冷卻可以把原子冷卻到絕對(duì)零度。

絕對(duì)零度這個(gè)概念我只在小時(shí)候看一部動(dòng)畫(huà)片的時(shí)候聽(tīng)說(shuō)過(guò),印象還挺深刻。可能年齡跟我差不多的人都看過(guò)這部動(dòng)畫(huà)片——《圣斗士星矢》。片里有一個(gè)圣斗士叫冰河,冰河升級(jí)到最后,可以做到一拳打出鉆石星辰拳,把他的師傅給凍住,那一拳就叫絕對(duì)零度。

什么是絕對(duì)零度?絕對(duì)零度能把原子都凍住。我們知道,零度會(huì)讓水結(jié)成冰,變成固體;零下200℃的時(shí)候,空氣會(huì)結(jié)成冰,變成固體;零下273.15℃的時(shí)候,原子就會(huì)靜止不動(dòng),被凍住,這個(gè)溫度就叫絕對(duì)零度。

2000年畢業(yè)后,我就來(lái)到了中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所。因?yàn)楫?dāng)時(shí)我查到,全中國(guó)只有上海光機(jī)所在開(kāi)展激光冷卻的實(shí)驗(yàn),所以我就跑過(guò)來(lái)了。這一來(lái)不要緊,我一頭扎進(jìn)冷原子的世界就是20年。

用冷原子可以大幅度提高原子鐘的精度。但怎么樣用這個(gè)原子鐘呢?大家看這張圖,這是星間鏈路圖。

從圖中我們可以看到北斗的星載原子鐘和其他導(dǎo)航系統(tǒng)的星載原子鐘,如果在這個(gè)星間鏈路里有一個(gè)空間冷原子鐘,那就不得了了。這個(gè)空間冷原子鐘可以將它的超高精度,直接點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地傳給所有衛(wèi)星。

大家知道,現(xiàn)在衛(wèi)星上的原子鐘要靠不斷地跟地面上的冷原子鐘進(jìn)行比對(duì),才能夠獲得相應(yīng)的精度。但因?yàn)樘斓刂g隔著大氣層,云層的變化和電離層的變化都會(huì)導(dǎo)致比對(duì)過(guò)程中產(chǎn)生波動(dòng)。

如果在天上就有一個(gè)高精度的基準(zhǔn),那所有原子鐘的精度不就直接提高了嗎?所以冷原子鐘的運(yùn)用前景是非常可觀的。

如果我們實(shí)現(xiàn)了這個(gè)愿景,就可以把現(xiàn)在導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度從10米降到米以下,甚至到厘米、毫米以下。那個(gè)時(shí)候,無(wú)人駕駛智能汽車就可以真正實(shí)現(xiàn)大范圍應(yīng)用了。不過(guò)要把冷原子鐘送上天,非常困難。

冷原子鐘技術(shù)非常復(fù)雜,現(xiàn)在,全世界只有發(fā)達(dá)國(guó)家的十幾個(gè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室擁有冷原子鐘技術(shù)。大家都希望把這樣一臺(tái)冷原子鐘送上太空。

從1997年開(kāi)始,歐洲空間局(ESA)就開(kāi)始了他們的空間冷原子鐘計(jì)劃,他們管這臺(tái)鐘叫法老鐘,這臺(tái)鐘已經(jīng)研制20多年了,還沒(méi)有被發(fā)射成功。1999年美國(guó)航天局(NASA)也啟動(dòng)了類似項(xiàng)目。

中國(guó)當(dāng)然不會(huì)落后,因?yàn)槲覀兊目茖W(xué)家意識(shí)到,在這個(gè)領(lǐng)域我們絕對(duì)不能落后。2005年的時(shí)候,我們開(kāi)始了中國(guó)自己的空間冷原子鐘研制計(jì)劃。

結(jié)果如何呢?到現(xiàn)在,ESA和NASA還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)目標(biāo),但中國(guó)在2016年的時(shí)候就實(shí)現(xiàn)了。這就是“天宮二號(hào)”空間冷原子鐘的由來(lái)。

那么,是一個(gè)什么樣的研制團(tuán)體做出了世界上第一臺(tái)空間冷原子鐘呢?左圖這位就是我們實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)始人——王育竹院士。

在王院士的帶領(lǐng)下,50年來(lái)三代科學(xué)工作者一直在從事原子鐘方面的工作。我們是第一個(gè)開(kāi)始激光冷卻原子實(shí)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì),第一個(gè)做出中國(guó)第一臺(tái)投入使用的原子鐘的團(tuán)隊(duì),第一個(gè)做出空間冷原子鐘的團(tuán)隊(duì)。

我從2000年進(jìn)入這個(gè)團(tuán)隊(duì),開(kāi)始做激光冷卻實(shí)驗(yàn),5年后我們做出了中國(guó)第一個(gè)玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體。那時(shí)候我們的激光冷卻技術(shù)已經(jīng)非常成熟了,于是開(kāi)始做空間冷原子鐘。這是我們從一個(gè)完全空白的實(shí)驗(yàn)室建起來(lái)的空間冷原子鐘的原理樣機(jī)。

這個(gè)樣機(jī)占滿了整個(gè)實(shí)驗(yàn)室。當(dāng)時(shí)原理樣機(jī)做出來(lái)以后,我們非常興奮,非常激動(dòng),趕緊把整個(gè)成果報(bào)了上去,告訴國(guó)家,我們已經(jīng)通過(guò)了空間冷原子鐘的物理原理實(shí)驗(yàn)。

我記得很清楚,2010年12月,團(tuán)隊(duì)突然接到北京的電話,成員都被召到了北京航天城。在航天城旁邊的一個(gè)賓館里,我們開(kāi)始了封閉學(xué)習(xí):從早晨9點(diǎn)到晚上9點(diǎn),一堆專家都在日夜不停地給我們開(kāi)會(huì),不停地給我們上課。

上什么課?上航天工程課。為什么要上航天工程課?因?yàn)槲覀兪菑氖挛锢硌芯康?,是做科研的,我們每天只?huì)做實(shí)驗(yàn),但現(xiàn)在國(guó)家要求我們把這個(gè)實(shí)驗(yàn)搬到天上去。

聽(tīng)完相關(guān)報(bào)告后,我們整個(gè)后背都是涼的,汗都下來(lái)了。為什么呢?大家看看這兩張對(duì)比圖,紫色部分就是當(dāng)時(shí)原理樣機(jī)在實(shí)驗(yàn)室所占的空間,紅色部分代表“天宮二號(hào)”上的冷原子鐘占的空間。

“天宮二號(hào)”上還要搭載14個(gè)高精度的科學(xué)儀器和載荷,留給冷原子鐘的整體空間大幅縮小了。除了空間要縮小,體重也要控制在70千克以內(nèi)。這簡(jiǎn)直是開(kāi)玩笑!要知道,當(dāng)時(shí)那個(gè)原理樣機(jī)有500多千克重。而且,要求整個(gè)冷原子鐘的長(zhǎng)度不許超過(guò)一米,高度不超過(guò)半米。

更不可思議的是,冷原子鐘的功率只能有100瓦。100瓦是什么概念?現(xiàn)在一個(gè)臺(tái)式電腦都有好幾百瓦的功率,一個(gè)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的微波爐都有1000多瓦的功率。100瓦夠我們干什么?

現(xiàn)在我再來(lái)解釋一下什么叫激光冷卻原子。左圖是風(fēng)暴云圖,風(fēng)暴的中心叫風(fēng)暴眼,風(fēng)暴眼的狀態(tài)其實(shí)是非常安靜的,但風(fēng)暴眼外的物體就會(huì)受到強(qiáng)大的力量擠壓。

激光冷卻的概念就是要在原子的周圍產(chǎn)生一個(gè)場(chǎng),用激光在原子的周圍產(chǎn)生一個(gè)囚禁的牢籠,把原子抓在里面,不讓它出來(lái)。然后不斷地冷卻它,不斷地把它的能量進(jìn)行吸收和消化,最后讓原子靜止在里面??梢韵胂?,這至少要從X、Y、Z三個(gè)方向?qū)υ舆M(jìn)行束縛,原子才跑不出去。

好,概念弄清楚了?,F(xiàn)在我們至少需要有六束激光對(duì)著原子照,才能把原子抓在里面,不讓它出來(lái)??墒?,100瓦的能量夠我們干什么?

我們最多只能有兩束激光。一般情況下用六束激光才能完成的事情,現(xiàn)在讓我們只用兩束激光來(lái)完成,這根本沒(méi)辦法完成啊!但工作必須得干。最后我們做出了這樣一套系統(tǒng)。

這套系統(tǒng)就是通過(guò)兩束光的多次反射完成的,這樣就不會(huì)浪費(fèi)一點(diǎn)點(diǎn)的能量,我們最終做了一個(gè)原子的激光囚籠,把原子裝在了里面。這張圖也就是我們的空間冷原子鐘的工作原理圖。

做成空間冷原子鐘到底有多么難呢?

在太空里,我們要讓原子每隔幾秒鐘就被冷卻、囚禁,然后再被拋出去,要讓它沿著一條指定的直線做非常慢的勻速直線運(yùn)動(dòng),而且這個(gè)運(yùn)動(dòng)是循環(huán)往復(fù),經(jīng)年不息。在這個(gè)過(guò)程中,還要完成各種各樣精密的原子能級(jí)操作。做這樣一臺(tái)空間冷原子鐘,難度是非常非常大的。

從2010年10月接到任務(wù),到2016年交出正樣件,這5年是不堪回首的5年。我現(xiàn)在也不大愿意去回憶那時(shí)候的情景,因?yàn)槲覀兠刻於际菑脑绲酵碓趯?shí)驗(yàn)室里面,沒(méi)有白天,沒(méi)有黑夜,也不知道外面四季的變化。

現(xiàn)在經(jīng)常有人跟我們說(shuō)“996”、“007”的工作狀態(tài)如何如何,我們基本上都是笑一笑,因?yàn)閺哪莻€(gè)時(shí)期走過(guò)來(lái)的人,對(duì)這些已經(jīng)沒(méi)有概念了。

當(dāng)時(shí)的我們只有一個(gè)愿望,那就是所有人必須要把這件事情做成,做好。這也是我們最大的收獲——當(dāng)一個(gè)團(tuán)隊(duì)的所有人目標(biāo)一致的時(shí)候,任何困難都擋不住。

最終,我們完成了所有的測(cè)驗(yàn),經(jīng)過(guò)了航天工程所有環(huán)模試驗(yàn)的考驗(yàn),終于趕在“天宮二號(hào)”發(fā)射之前把正樣飛行件交了出來(lái)。

2016年的6月,我在酒泉發(fā)射中心親手把我們做的這臺(tái)鐘送上了“天宮二號(hào)”。當(dāng)時(shí)的那個(gè)心情,無(wú)法形容。大家可以想象一下,整個(gè)團(tuán)隊(duì)10年的心血就在這臺(tái)鐘上,而它以后是再也不會(huì)回來(lái)的。我們對(duì)它滿懷著期望,同時(shí)也非常不舍。

這張照片就是“天宮二號(hào)”發(fā)射那晚,我的同事在現(xiàn)場(chǎng)用手機(jī)拍下來(lái)的。那天是中秋,月亮非常圓,非常漂亮。

當(dāng)時(shí)我在北京的飛控中心,中央人民廣播電臺(tái)采訪我,讓我向全國(guó)人民說(shuō)一說(shuō)世界上第一臺(tái)空間冷原子鐘的情況。我提前準(zhǔn)備了很多很多的臺(tái)詞,但是當(dāng)話筒打開(kāi)的一瞬間,我基本上是說(shuō)不出話的。

我只說(shuō)了兩個(gè)字來(lái)概括這臺(tái)鐘,一是高,二是冷。它是所有冷原子鐘里,軌道最高的鐘;它是所有高軌原子鐘里溫度最低的原子鐘。我用非常機(jī)械化的語(yǔ)言向全國(guó)人民說(shuō)道:“我們的空間冷原子鐘已經(jīng)一切正常,準(zhǔn)備就緒了。”

發(fā)射的那晚,其實(shí)我們還非常焦急。因?yàn)榘l(fā)射成功,只代表火箭發(fā)射成功,我們做了這么多年的工作,為的就是讓這臺(tái)鐘扛過(guò)火箭發(fā)射時(shí)的巨大震動(dòng),扛過(guò)所有環(huán)境變化帶來(lái)的影響。

要知道,在實(shí)驗(yàn)室里的時(shí)候,我們連大聲說(shuō)話都不敢??人砸宦暎优艿袅?;外面汽車經(jīng)過(guò)一下,原子跑掉了;隔壁房間的電子儀器一打開(kāi),原子跑掉了……我們做了很多工作去解決這一問(wèn)題。直到“天宮二號(hào)”發(fā)射成功后的第三天,我們收到了第一條來(lái)自太空的原子譜線,大家的心才放下來(lái)。

也就是在那個(gè)月,美國(guó)的《科學(xué)》雜志給我們做了一個(gè)專題評(píng)論,雜志封面上寫(xiě)道:中國(guó)的空間冷原子鐘開(kāi)始滴答作響,人類地球的計(jì)時(shí)精度將會(huì)變得更加精確。

這臺(tái)鐘在天上一共運(yùn)行了34個(gè)月,直到2019年的7月19日晚上21點(diǎn)06分,它才跟著“天宮二號(hào)”一起返回地球。當(dāng)然不是正常返回,是自然墜毀的。當(dāng)時(shí)我們還在開(kāi)玩笑,說(shuō)要不要跑到南太平洋那兒去把它打撈上來(lái)。它在天上的34個(gè)月,一直給我們采集各種各樣的數(shù)據(jù)。

從圖中我們可以看到,它每隔90分鐘繞地球一周,軌道高度400千米。它一直在切割磁力線,右圖就是它所感受到的磁場(chǎng)強(qiáng)度圖。這個(gè)地磁場(chǎng)已經(jīng)被我們削弱了一萬(wàn)倍。我們可以看到圖中有一個(gè)紅色的圈。

當(dāng)時(shí)看到這個(gè)曲線圖的時(shí)候我們就感覺(jué)很奇怪,為什么這里跟其他地方不一樣呢?原來(lái),這里對(duì)應(yīng)的地方是南大西洋磁場(chǎng)異常區(qū)。所以很有意思,我們可以通過(guò)原子的行為看到、測(cè)到地球的地磁場(chǎng)。

這臺(tái)鐘在天上一共經(jīng)歷了34個(gè)月,它的預(yù)定目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)3000萬(wàn)年誤差1秒,最終它做到了4200萬(wàn)年誤差1秒。它的一部分在軌實(shí)驗(yàn)成果發(fā)表在了《自然—通訊》雜志上。成果發(fā)表后,我們收到了國(guó)際上很多專家的高度評(píng)價(jià)。

2017年我去法國(guó)參加時(shí)頻大會(huì)的時(shí)候,我們項(xiàng)目組是當(dāng)天第一個(gè)做報(bào)告的。第二個(gè)做報(bào)告的就是剛才提到的法國(guó)法老鐘項(xiàng)目組。

那個(gè)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人一上來(lái)說(shuō)的第一句話就是:“很可惜,我們只能給大家匯報(bào)地面上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)了。非常遺憾。”因?yàn)閬?lái)自天上的、最領(lǐng)先的空間冷原子鐘數(shù)據(jù)已經(jīng)被我們中國(guó)人先拿到了。

2018年,美國(guó)航天局破例邀請(qǐng)了中國(guó)的科學(xué)家去他們那里做科學(xué)實(shí)驗(yàn)交流。為什么說(shuō)破例?因?yàn)閺暮茉缫郧?,他們就以?guó)防安全為由,禁止華裔科學(xué)家參與美國(guó)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。國(guó)際空間站也從來(lái)沒(méi)有中國(guó)人上去過(guò),更別提有中國(guó)的科學(xué)家在上面做過(guò)實(shí)驗(yàn)。

但就在2018年,他們不僅邀請(qǐng)我們?nèi)プ隹茖W(xué)交流,同時(shí)邀請(qǐng)我們的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人擔(dān)任2018年國(guó)際時(shí)頻大會(huì)國(guó)際部的主席。

當(dāng)然,更令我們自豪的是,中國(guó)自己的空間站即將落戶太空。鑒于現(xiàn)有的國(guó)際空間站即將退役,不久的未來(lái),中國(guó)的空間站將變成世界上唯一一個(gè)空間站。

下一代的空間冷原子鐘目前正在緊張地研發(fā)之中。以此為基礎(chǔ),我們還建立了很多可搬運(yùn)的地面冷原子鐘,這些也已研究成功。

可以想象,一個(gè)全新的冷原子鐘的時(shí)代即將到來(lái)。它將會(huì)擺脫實(shí)驗(yàn)室的束縛,應(yīng)用到各種更加復(fù)雜、更加需要的環(huán)境中去,為大家服務(wù)。

編輯:jq

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原文標(biāo)題:建立中國(guó)空間站,可少不了這個(gè)高冷的“鐘”!

文章出處:【微信號(hào):bdtdsj,微信公眾號(hào):中科院半導(dǎo)體所】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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