欧华导航:天宫二号搭载"定时神针":3000万年误差1秒



商悦传媒   2016-09-18

导读: 成功发射的天宫二号搭载了多种高精尖科学装备。其中,由中科院上海光机所研制的“定时神针”——空间冷原子钟,有望实现约3000万年误差1秒的超高精度,这将是国际上首台在轨运行并开展科学实验的空间冷原子钟,也是目前在空间运行的最高精度原子钟。人类

成功发射的天宫二号搭载了多种高精尖科学装备。其中,由中科院上海光机所研制的“定时神针”——空间冷原子钟,有望实现约3000万年误差1秒的超高精度,这将是国际上首台在轨运行并开展科学实验的空间冷原子钟,也是目前在空间运行的最高精度原子钟。

人类社会发展离不开对时间的精确测量。之前,在太空中运行的原子钟都是热原子钟,精度最高对应300万年误差1秒。此次,由天宫二号搭载的空间冷原子钟将激光冷却技术送入太空,在空间微重力环境下,进一步使时间精度提升10倍,意味着这台钟运行3000万年才会有1秒的误差!

如此精准的钟到底有什么作用呢?中科院上海光机所量子光学重点实验室主任刘亮介绍,在太空中,空间冷原子钟可以建立超高精度时间频率基准。有了这个基准,就可以把天上其他原子钟同步起来,让全球卫星导航系统具有更加精确和稳定的运行能力。

此外,冷原子技术的发展还将大幅提高许多实验的精度,让原来不可能进行的实验成为可能。例如,开展深空导航定位。刘亮说,如果我们在太阳系中不受引力影响的拉格朗日点各放置一台冷原子钟,人类就可以超越近地范围、在太阳系这个更大的范围内实现准确定位,开展大尺度时空研究,包括广义相对论在大尺度情况下是否成立等。

同时,空间冷原子钟还能测量引力红移。根据广义相对论,时间没有统一的概念,在火星、月球等不同的引力场里,时间都是不一样的。“如果天上有个原子钟,地面也有个原子钟,那么一比较,就知道时间相差多少,然后利用这个时间差就可以测量引力红移。”刘亮说。在不远的将来,空间冷原子钟的发展或许能让科幻世界的诸多猜想得到明确的解答。

■探索

“小蜜蜂”探寻宇宙中最猛烈爆炸

据新华社电 一枚外观像盒方形蛋糕,而被科学家昵称为“小蜜蜂”的探测器将“趴”在“天宫二号”的顶部,用它复杂的“眼睛”寻找宇宙中最闪耀的爆炸——伽马射线暴,帮助人类理解这激烈又短暂的瞬间灿烂是如何产生的。

“小蜜蜂”的大名叫天极,英文名POLAR,学名是伽马暴偏振探测仪。

伽马射线暴是来自宇宙空间的伽马射线短时间突然增强的现象。虽然伽马射线暴的持续时间长者只有数百秒,短者更是不足数十毫秒,但期间释放的能量几乎抢了整个宇宙的风头,瞬时亮度甚至有可能胜过全宇宙其他天体的总和。

伽马暴的发现颇具传奇色彩。美国在1963年发射了探测伽马光子的Vela系列军事卫星,以监测冷战对手苏联核试验时所产生的伽马光子。这些卫星却意外地发现了许多既不是来自地球,也不是来自太阳,而是来自宇宙空间的伽马射线爆发现象。这些令人“意想不到”的发现打开了伽马暴研究领域的大门。目前伽马暴比较公认的成因是与宇宙中接近光速的喷流现象有关。一些观点认为这种喷流是在大质量恒星死亡的过程中产生的,也有人猜测是两个致密天体如中子星的合并产生的。这两种过程一般都伴随着黑洞的产生。

迄今科学家发现的所有伽马暴都远在银河系之外。如果地球附近出现伽马暴,并且地球处在其释放路径上,那么地球上的生命将遭遇灭顶之灾。尽管难以确认,但是伽马暴可能是导致奥陶纪大灭绝事件(第一次生物大灭绝)的原因之一。这个事件致使85%的海洋生物灭绝。伽马暴甚至可能是人类还未发现外星生命的一个原因,这些外星生命或许已经被意外的伽马暴毁灭了。

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