揭秘天宮二號上的空間冷原子鐘:3000萬年誤差1秒

新華社上海9月17日電(記者 王琳琳)成功發射的天宮二號搭載了多種高精尖科學裝備。其中，由中科院上海光機所研制的“定時神針”——空間冷原子鐘，有望實現約3000萬年誤差1秒的超高精度，這將是國際上首臺在軌運行并開展科學實驗的空間冷原子鐘，也是目前在空間運行的最高精度原子鐘。

人類社會發展離不開對時間的精確測量。之前，在太空中運行的原子鐘都是熱原子鐘，精度最高對應300萬年誤差1秒。此次，由天宮二號搭載的空間冷原子鐘將激光冷卻技術送入太空，在空間微重力環境下，進一步使時間精度提升10倍，意味著這臺鐘運行3000萬年才會有1秒的誤差！

如此精準的鐘到底有什么作用呢？上海光機所中科院量子光學重點實驗室主任劉亮介紹，在太空中，空間冷原子鐘可以建立超高精度時間頻率基準。有了這個基準，就可以把天上其他原子鐘同步起來，讓全球衛星導航系統具有更加精確和穩定的運行能力。

此外，冷原子技術的發展還將大幅提高許多實驗的精度，讓原來不可能進行的實驗成為可能。例如，開展深空導航定位。劉亮說，如果我們在太陽系中不受引力影響的拉格朗日點各放置一臺冷原子鐘，人類就可以超越近地范圍、在太陽系這個更大的范圍內實現準確定位，開展大尺度時空研究，包括廣義相對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，實現在軌引力波探測。劉亮介紹，探測引力波有多種手段，采用激光干涉儀探測，需要三顆衛星，空間冷原子干涉儀只需要兩顆衛星，技術難度和成本都有所降低。

同時，空間冷原子鐘還能測量引力紅移。根據廣義相對論，時間沒有統一的概念，在火星、月球等不同的引力場里，時間都是不一樣的。“如果天上有個原子鐘，地面也有個原子鐘，那么一比較，就知道時間相差多少，然后利用這個時間差就可以測量引力紅移。”劉亮說。在不遠的將來，空間冷原子鐘的發展或許能讓科幻世界的諸多猜想得到明確的解答。