天宫二号传捷报：冷原子钟实现预定科学目标

作为中国第一个真正的太空实验室，天宫二号今天收到了一个好消息:世界上第一个搭载它的冷原子钟已经实现了预定的科学目标。相应的科学结果在7月24日作为一个亮点发表在国际学术期刊《自然通讯》上。

2016年9月25日，天宫二号成功发射并进入轨道。中国科学院领导的载人航天工程空间应用系统在天宫二号上完成了14次空间科学与应用任务，包括冷原子钟。

今天，中国科学院空间应用工程与技术中心宣布，冷原子钟在过去两年中运行正常，状况良好，性能稳定。它完成了所有预定的在轨测试任务，成功验证了高性能冷原子钟在空间环境中的运行机理和特性，实现了7.2×10-16天文稳定度超高精度-3000万年，误差小于1秒。这是基于冷原子的空间量子传感器发展的一个重要里程碑。

所谓冷原子钟是一种高精度时钟，它以两个原子级之间的跃迁信号作为基准频率输出信号，同时利用激光将原子温度降低到接近绝对零度，使原子级跃迁频率受外界干扰较小，从而达到更高的精度。在微重力环境下运行高精度原子钟具有更大的意义。它不仅可以进行基本物理原理的验证实验，还可以开发更高精度的导航和定位系统。

然而，在地球辐射带和复杂空间环境的干扰下，稳定运行精密空间冷原子钟是一个巨大的挑战。作为天宫二号空间冷原子钟的加载子系统，中国科学院上海光学研究所的研究团队经过十余年的研究，突破了微重力环境下冷原子钟物理系统、长期自主冷原子制备和操纵激光光学系统、铷原子钟超低噪声微波频率源等一系列关键技术。最后，铷原子的高稳定能级跃迁频率被提取为高精度原子钟信号，世界上首次实现了冷原子钟在轨稳定运行。