原子鐘
- 芯片原子鐘 不再“卡脖子”
的計時工具就是原子鐘，其精度可達到每2000萬年誤差1秒。近日，國內首條芯片原子鐘生產線在天津濱海高新區企業——天津華信泰科技有限公司（以下簡稱華信泰）落成投產。該生產線的年生產能力可達3萬臺，它的投產表明我國在芯片原子鐘領域打破了國外壟斷，突破關鍵器件“卡脖子”問題，滿足了相關領域的迫切需求。 原子鐘利用原子吸收或釋放能量時發出的電磁波實現計時。這種電磁波非常穩定，再加上一系列精密儀器的控制，保證了原子鐘計時的準確性。目前用于原子鐘的元素有氫、銫、銣等
科學導報 2023年67期2023-10-04
- 銣元素科學研究與應用進展
：銣；銣產品；原子鐘；里德堡態中圖分類號：O 614.114文獻標志碼：A美國國家標準與技術研究院（ National Instituteof Standards and Technology，NIST）的科學家利用里德堡態的銣原子作為接收器成功地實時獲取彩色視頻或游戲信號（如圖1所示）[1-2]。當原子吸收足夠的能量，電子被激發到更高的能量軌道，原子半徑增大，此時稱之為里德堡態。處于里德堡態的原子對外加電場或能量極為敏感。在兩束不同顏色激光的激發下，一個
有色金屬材料與工程 2023年2期2023-05-30
- BDS-3衛星與其他GNSS系統衛星原子鐘性能分析
）0 引言星載原子鐘對衛星導航系統的性能起到決定性作用[1]。我國的北斗三號衛星導航系統（Beidou Global Navigation Satellite System，BDS-3）已于2020年7月31日正式宣布開通。研究分析BDS-3的原子鐘性能，對于預測衛星導航系統的導航、定位和授時精度，推動星載原子鐘發展是十分必要的。國內外學者對星載原子鐘的性能進行了大量研究，Zhao等[2]對BDS-3的衛星鐘差特性進行了系統分析。張清華等[3]分析對比了北
真空與低溫 2022年5期2022-10-13
- 基于iGMAS的北斗導航衛星原子鐘性能評估
行的基礎。星載原子鐘作為衛星導航系統上的時間基準，是導航衛星的關鍵核心部件。根據北斗衛星導航系統星座信息[1]，北斗二號衛星搭載了高精度銣原子鐘，北斗三號搭載了性能更好的銣原子鐘和氫原子鐘，另外，北斗三號試驗星還搭載了國產銫原子鐘進行性能驗證[2-3]。本文介紹了星載原子鐘性能評估的主要參數，并利用全球連續監測評估系統（International GNSS Monitoring and Assessment System，iGMAS）提供的2019年12月
真空與低溫 2022年5期2022-10-13
- 北京大學小型化光抽運熱、冷銫束原子鐘研究進展
)0 引言銫束原子鐘是目前世界上最重要的守時型原子鐘之一[1]。1950年，N.Ramsey[2]提出了分離振蕩場技術，催生了銫束原子鐘。自從誕生以來，它們廣泛地應用在長期守時、導航定位以及軍事和科研等領域[3]。與銣鐘、氫鐘等其他商業化的原子鐘相比，銫束原子鐘的優勢在于它的長期穩定度。小型化的銫束原子鐘可以分為磁選態銫束原子鐘、光抽運銫束原子鐘和新型冷原子銫束原子鐘。國內外很多科研小組和公司都致力于小型化銫束原子鐘的研究，誕生了一系列的科研成果或產品。北
時間頻率學報 2022年2期2022-07-19
- 小型化光抽運銫束原子鐘的Rabi牽引
引言小銫鐘是原子鐘領域最重要的門類之一[1]。在長期守時，導航定位、軍事協同以及精密測量領域，小銫鐘憑借其幾乎不可替代的長期穩定度優勢，起著“心臟”的作用[2]。因此，小銫鐘的指標一定程度上影響著上述各個系統的性能。衡量小銫鐘的指標有頻率準確度、頻率穩定度、頻率復現性等，其中頻率穩定度可以分為短期頻率穩定度和長期頻率穩定度，它是小銫鐘的核心指標，頻率穩定度的好壞用時域Allan方差來表示。對小銫鐘頻率穩定度的研究可以分為兩個部分：①通過實現良好的原子鐘運
時間頻率學報 2022年2期2022-07-19
- 基于 FPGA 的授時與守時技術在證券交易中的應用研究
詞：FPGA;原子鐘;GPS;時間同步;時延測量中圖法分類號：F832文獻標識碼：AResearch on application of FPGA-based timing and punctuality technology in securities tradingGU Huanfeng（Shengli Anyuan Technology（Hangzhou） Co.，Ltd.，Hangzhou 310000，China）Abstract：In the
計算機應用文摘·觸控 2022年10期2022-07-05
- 揭秘“時間魔盒”原子鐘
量精度的追求，原子鐘精度的紀錄還在被不斷刷新。時間是什么？時鐘會告訴我們時間，它是我們生活不可或缺的一部分。當人類意識到時間的流逝，便開始利用周期性現象對時間進行追蹤。遠古時期，人類通過草木枯榮判定季節，通過觀察太陽、月亮在天空中的運動來判斷時間，日出而作，日落而息。后來，人們探索出了通過滴水來計時的水鐘，流沙計時的沙漏等。二戰后，美國國家物理實驗室研制出了世界上第一臺原子鐘，代表了人類一個歷史性的跨越。1967年，秒長的定義溯源到了原子上。此后，各種原子
華聲 2022年7期2022-06-12
- 原子鐘：計量時間的“千分尺”
、石英鐘，再到原子鐘，精確度越來越高。如果說日晷、沙漏、水鐘是“魯班尺”，那么機械鐘、石英鐘就是“卷尺”，原子鐘則是“千分尺”。原子鐘的“前世今生”20世紀30年代，科學家在研究原子和原子核的基本特性時發現，原子的振蕩頻率準確性非常高，從而產生了利用原子的振蕩頻率來制作時鐘的想法。1948年，美國國家標準局利用氨分子的吸收譜線，建造了世界上第一臺原子鐘。但受多普勒效應影響，振蕩器譜線太寬，其精確度并不比石英鐘高。為此，美國物理學家拉姆齊在1949年提出分離
科學中國人·上半月 2022年3期2022-05-23
- 激光抽運小型銫原子鐘研制進展
體系”[2]。原子鐘是基于原子量子躍遷實現的標準時間頻率信號發生器，是時空體系的核心和性能指標提升的決定性因素之一。銫原子鐘具有優良的頻率準確度和中長期穩定度，理論上沒有漂移，在1967年10月第13屆國際計量會議上，時間單位“秒”采用銫原子鐘提供的頻率來定義，人類進入原子時時代。銫原子鐘可以用作一級頻率標準以及一級時鐘標準，有著廣泛的軍民應用價值，尤其是在軍事指揮、通信和偵察等作戰系統中發揮著不可替代的重要作用，是世界各大國競相開發利用的重要戰略資源。常
時間頻率學報 2022年1期2022-04-28
- 基于星地雙向時間比對數據的北斗三號銣原子鐘在軌性能評估
)1 引言星載原子鐘是導航衛星的核心設備，其性能直接決定衛星導航系統的授時和定位精度。銣原子鐘以其體積小、重量輕、功耗低和可靠性高等特點，在世界各大衛星導航系統中廣泛使用，其中美國的全球定位系統(global positioning system,GPS)使用最多。GPS III衛星只裝備了銣原子鐘，我國的北斗三號系統衛星也大量配置了銣原子鐘。在軌銣原子鐘的性能評估一直是衛星導航研究的重要課題之一。當前，關于北斗系統銣原子鐘性能評估的研究較多[1-3]，大
天文學進展 2021年4期2022-01-06
- 芯片級原子鐘的研究進展
高精度的芯片級原子鐘(chip scale atomic clock,CSAC)為時鐘基礎,發播定位導航授時信號[2-3]。同時,芯片級原子鐘向接收機、加速度計和陀螺儀等發送高精度的時鐘信號,也將大大提升Micro-PNT系統的性能[1]。芯片級原子鐘包括芯片級微波原子鐘和芯片級光學原子鐘。芯片級微波原子鐘是傳統相干布居囚禁(Coherent Population Trapping,CPT)原子鐘,它基于相干布居囚禁原理,通過微波頻率信號來調節兩相干光場,
計測技術 2021年4期2021-10-14
- 北斗系統星載原子鐘周期性波動的頻譜分析校正方法*
間基準由地面站原子鐘通過綜合原子時算法計算生成。一旦地面站出現異常，系統時間基準的生成就會中斷。為了保證系統時間基準的穩定可靠，必須降低對地面站的依賴。北斗衛星導航系統衛星載有高精度的國產新型銣鐘和被動型氫原子鐘。根據北斗三號系統衛星數目及單個衛星星載原子鐘數目可知，北斗三號系統星載原子鐘總數已經超過100顆。大量的星載原子鐘為北斗三號系統時間基準生成計算擺脫對地依賴提供了可能。將星載原子鐘逐步納入系統時間基準的計算，最終實現完全基于星載原子鐘的系統時間基
國防科技大學學報 2021年5期2021-10-10
- 被“偷走”的時間
的計時工具——原子鐘研制成功。它用原子吸收或者釋放能量時所產生的電磁波計時，這種電磁波非常穩定，再加上一系列精密儀器的控制，使得原子鐘計時非常準確。隨著研究的不斷深入，原子鐘的計時精度不斷打破紀錄：1999年研制成功的銫原子鐘計時精度是每2000萬年誤差1秒;2013年研制成功的鐿原子鐘計時精度是每150億年誤差小于1秒，這也是迄今為止最精準的原子鐘。有了原子鐘這一計時利器，人們可以更加精確地掌握時間，研究自然。但是，計時人員發現，地球自轉一周并非絕對的8
知識窗 2021年4期2021-10-02
- 原子鐘性能對衛星導航系統定位精度的影響分析
戶的位置。星載原子鐘作為衛星導航系統上的時間基準與關鍵設備，是衛星導航系統的關鍵核心技術[1]。衛星裝備高精度原子鐘，并與地面控制段的原子鐘同步，建立起導航衛星的精密時間，該精密時間也是基于精密測距定位技術的基礎。主控站設有基準鐘和守時鐘，是衛星導航系統的時間基準，監測站也設有原子鐘，與主控站原子鐘同步，星載原子鐘與地面控制段同步。導航定位精度是衛星導航系統的主要技術指標。影響導航定位精度的因素很多，其中原子鐘的性能指標和系統時間同步精度是重要影響因素之一
導航定位與授時 2021年5期2021-09-28
- GNSS系統馴服銣鐘基準研究
言眾所周知，銫原子鐘是重要的戰略資源，美國政府對我國實行禁運和限購政策。國產銫鐘研制起步較晚，雖有個別產品型號，但離規模商品化應用還有一段距離[1]。加之銫鐘價格昂貴，因此如何利用GNSS 系統馴服銣鐘，滿足時統系統高精度時頻需求，或者應急備份需求，成為當前有意義的研究課題[2]。1 衛星馴服銣鐘原理銣鐘工作時，頻率不穩，容易向某一方向漂移。馴服銣鐘時，就是利用與衛星導航接收機輸出的秒信號進行比較，計算兩者頻率偏差，然后對銣鐘頻率進行修正，使銣原子鐘的頻率
現代導航 2021年1期2021-04-15
- 精準計時
造出了第一臺銫原子鐘。當處于特定頻率的微波輻射下時，銫原子的電子會在不同能級之間反復躍遷，并產生振動頻率固定的電磁波，其頻率不但遠超石英晶體的頻率，而且同種原子的同一種躍遷釋放的電磁波頻率是固定的。以這種固定頻率電磁波作為諧振子的計時工具將實現前所未有的超高計時精度。事實也的確如此：埃森和帕里制造的這臺原子鐘，每300萬年誤差僅為1秒。雖然這臺原子鐘的設計目的只是為了校準石英鐘，并且只能運行幾天，但是埃森和帕里相信，原子鐘能夠提供比天體運行或石英鐘更準確的
大自然探索 2021年1期2021-03-31
- 新型原子鐘：精確計時器
斷提高。今天，原子鐘的振動是科學家可以觀察到的穩定的周期性事件，因此世界上目前最精確的計時器就是原子鐘，這種精美的儀器使用激光來測量原子的振動。如果原子鐘從宇宙誕生之初就一直在運轉，到今天為止累計的誤差也只有半秒。如果能有更準確的計時方法，那么可以幫助人類檢測諸如暗物質和引力波之類的現象，科學家還可以開始回答一些令人費解的問題，例如重力對時間的流逝可能產生什么影響，以及時間本身是否隨著宇宙的老化而改變。如今，美國麻省理工學院物理學家設計了一種新型原子鐘。和
知識就是力量 2021年2期2021-03-18
- 新型原子鐘140億年內誤差不超1/10秒
現象設計出一種原子鐘，哪怕其運行約140億年（大約是當前宇宙的年齡），該原子鐘也可將時間精度保持在1/10秒之內。量子糾纏有助于減少測量原子鐘用來保持時間的原子振蕩所涉及的不確定性。研究人員此次糾纏了稀土元素中的約350個原子，該元素每秒比常規原子鐘中使用的銫的振蕩頻率高10萬倍。這意味著糾纏原子的單個振蕩在一個共同的頻率附近變緊，從而提高了時鐘進行測量的精度。新設計的時鐘可用來更好地破解宇宙的各種未解之謎。
科學24小時 2021年3期2021-03-12
- 國產激光抽運銫原子鐘的性能分析
00）0 引言原子鐘作為高精度守時系統的關鍵設備，主要功能是產生時間信號和頻率信號[1-2]。在許多高精度的時間和頻率應用場合，都使用原子鐘作為時間頻率基準。例如，北斗衛星導航系統（BDS）采用星載氫原子鐘、銣原子鐘和地面氫原子鐘、銫原子鐘等共同建立北斗衛星導航系統時間（BDT），國際上主要守時實驗室采用氫原子鐘和銫原子鐘共同建立UTC（k）或TA（k）[3-4]。氫原子鐘和銫原子鐘性能不同，在高精度守時系統中作用也不同，氫原子鐘由于其優良的短期穩定性一般
時間頻率學報 2019年4期2020-01-17
- 導航衛星與原子鐘
S衛星使用的銣原子鐘原子鐘怎樣獲取精確時間信號根據原子物理學的基本原理，原子核處于不同的能量狀態中。我們可以把這些能量狀態想像成一棟樓房的不同樓層，原子所處的樓層越高，能量也就越高。當原子吸收或釋放能量時，它必須從一個樓層的地板移動到另一個樓層的地板，而不能懸浮在地板和天花板之間。如果用物理學的術語來描述的話，不同的樓層被稱為“能級”，原子在不同樓層間移動的過程稱為“躍遷”。原子下樓時，也就是從高能級躍遷到低能級時，會釋放電磁波。對于某一種原子來說，它在躍
太空探索 2019年9期2019-09-20
- 脈沖光抽運銣原子鐘C場電流源分析設計*
d,POP)銣原子鐘的光抽運、微波激勵和鐘躍遷信號檢測在時間上完全分開，即原子與微波相互作用時，不存在抽運光場。因此，POP銣原子鐘避免了光與微波的相干耦合，理論上可以消除光頻移[1-2]，相比于傳統銣原子鐘具有更好的穩定度。近年來意大利國家計量科學研究院(INRIM)在歐洲空間局(ESA)的資助下，開展了POP銣原子鐘的研制工作[1-4]。2012年，他們將物理部分置于真空罐中，利用光檢測方式，獲得σy(τ)=1.7×10-13τ-1/2(τ=1～2 k
時間頻率學報 2019年2期2019-06-14
- GNSS系統時間及星載鐘研究
星時間系統星載原子鐘，也稱原子頻標（AFS）是導航衛星的關鍵載荷，能夠確保衛星導航系統提供精確的授時服務。GPS系統中星載原子鐘受到高度重視，美國曾多次進行星載原子中的性能評估試驗，現已納入BIPM（國際計量局）的監測體系。目前，GPS空間段的每顆Block II/IIA衛星上均放置了2臺銣鐘和2臺銫鐘，每顆Block IIR衛星上放置了3臺銣鐘，其中1臺銣鐘作為實踐標準，其余備用。與Block II/IIA衛星相比，Block IIR衛星所到在的銣原子鐘
現代導航 2018年6期2019-01-28
- 原子鐘房建設設計要點分析與探討
海濤 李銘基于原子鐘的工作原理，原子鐘對環境條件的變化是非常敏感的，振動、溫濕度和磁場的任何變化都會影響原子鐘輸出頻率的準確度和穩定度，原子鐘能夠達到的技術指標，不僅與其設計制造指標有關，還與其工作的環境條件密切相關，如果環境條件達不到要求，原子鐘的性能實際上也很難達標。因此原子鐘對振動干擾、環境溫濕度、電磁特性的敏感性，要求其應該在穩定性非常高的環境條件下運行，原子鐘房就是為了滿足這一需求而設計的。由于需要實現對環境指標的高精度控制，原子鐘房建設是一個技
中華建設 2018年12期2019-01-15
- 原子鐘在線監測評估方法設計
050081)原子鐘在線監測評估方法設計鄧小波1,2，趙 斌2，王 錚3(1.蘭州大學 資源環境學院，甘肅 蘭州 730000；2.中國人民解放軍61711部隊，新疆 喀什 844000；3.中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081)大型通信、測量電子系統一般配備2臺或2臺以上原子鐘作為系統的時間、頻率基準，互為備份構建主、備時頻信號基準，以提高系統時頻信號可靠性，保障系統連續運行。主備原子鐘間雖然可通過相位比對、數據分析檢測到原子鐘
無線電工程 2018年1期2018-12-26
- 芯片原子鐘的工作原理及其研究進展
,可研制出芯片原子鐘［1］。芯片原子鐘的體積和功耗與小型恒溫晶振相當,而其長期穩定度比恒溫晶振高3個量級以上。相比銣原子鐘,其體積和功耗又小近2個量級,特別適合作為體積和功耗受限設備中的高精度頻率源而使用。芯片原子鐘在航空、航天、通信和信息探測等領域中均有廣泛的應用需求。例如:衛星導航定位系統的接受機采用芯片原子鐘作為時鐘,定位系統的抗干擾能力大幅增強,接受衛星信號、實施保密通信的能力大幅增強,采用芯片原子鐘即可實現手機尺寸的高性能接收機。又如,在沒有衛星
導航與控制 2018年6期2018-12-14
- 冷原子鐘：3000萬年誤差小于1秒
臺太空運行的冷原子鐘完成了全部既定在軌測試任務。在軌近兩年期間，冷原子鐘運行正常、狀態良好、性能穩定，成功驗證了在空間環境下高性能冷原子鐘的運行機制與特性，將目前人類在太空的時間計量精度提高1～2個數量級。解讀：生活中我們常以分秒來計時，而在當今的太空探測、通信導航、天文觀測、工業自動化等領域，卻越來越需要更精密的時間測量，時間常常被準確到萬分之一秒，甚至百萬分之一秒，為了達到這一要求，包括冷原子鐘在內的很多精密計時器誕生了。冷原子鐘是指把原子某兩個能級之
太空探索 2018年10期2018-11-29
- 我國新一代氫原子鐘、銣原子鐘同在北斗三號應用對北斗全球系統建設起到關鍵作用
國際先進水平。原子鐘是利用原子躍遷頻率穩定的特性來獲取精準時間頻率信號的設備，其研發涉及到量子物理學、電學、結構力學等眾多學科，目前國際上僅中、美、俄等少數國家具有獨立研制能力。星載原子鐘主要應用于導航系統，分為氫原子鐘、銣原子鐘和銫原子鐘三種。美國的GPS導航系統、歐洲的伽利略導航系統及俄羅斯的格羅納斯導航系統，均采用了銣原子鐘搭配銫原子鐘，或者銣原子鐘搭配氫原子鐘的方案，充分發揮了銣原子鐘體積小、重量輕，及銫原子鐘、氫原子鐘長期性能優異的特點。全面提升
中國軍轉民 2018年2期2018-09-10
- 天宮二號傳捷報：冷原子鐘實現預定科學目標
臺太空運行的冷原子鐘已在軌近兩年時間。筆者從中科院獲悉，這臺3000萬年誤差小于1秒的冷原子鐘運行正常，將目前人類在太空的時間計量精度提高了1～2個數量級。相關成果作為亮點文章于7月24日在線發表在《自然·通訊》上。冷原子鐘是利用激光使原子溫度降至絕對零度附近，使原子能級躍遷頻率更少受到外界干擾，從而實現更高精度。在微重力環境下運行高精度原子鐘具有更重要的意義，既可對基本物理原理開展驗證實驗，也可發展更高精度的導航定位系統。2016年9月25日，天宮二號空
科學導報 2018年46期2018-05-14
- 氫銣原子鐘同步應用于北斗三號
了一臺高精度銣原子鐘和一臺星載氫原子鐘，技術指標達到國際先進水平。作為導航衛星的“心臟”之一，高性能的星載原子鐘對導航精度起到決定性作用。相比北斗一期、二期工程中單純采用銣原子鐘，這次北斗三號導航衛星不光銣原子鐘的體積更小、重量更輕，技術性能大幅提升，更值得一提的是首次加載了星載氫原子鐘。相比銣原子鐘，氫原子鐘在重要技術指標，如頻率穩定度、頻率準確度及日漂移率等方面具有明顯優勢。星載氫原子鐘可使北斗導航系統實現更高的定位精度、全球覆蓋及較長的自主導航能力，
科學24小時 2018年3期2018-03-28
- 國外空間原子鐘發展研究
0086)空間原子鐘是衛星導航系統最重要的有效載荷，是其提供高精度定位、導航、授時服務的根本保障，也是支撐未來空間信息網絡、深空探測系統發展的支撐性關鍵技術。與地面原子鐘相比，空間原子鐘最重要的典型特征是小型化，同時，它要能夠承受空間環境的影響，實現長壽命、高可靠，從而滿足空間系統運行的要求。一般而言，原子鐘的工作機理決定了原子鐘的性能，即原子能態的選擇精度、時間測量精度與光譜分辨率越高，原子鐘的性能越好。按照原子鐘物理部分的工作機理，原子鐘可分為磁選態原
航天器工程 2018年1期2018-02-28
- 一種基于小波變換的氫銫聯合守時算法研究?
9)1 引言氫原子鐘和銫原子鐘是守時中最常用的高精度頻率標準,不同類型的原子鐘在時間保持中有各自的優勢[1].眾所周知,氫原子鐘的優勢在于其短期穩定度高,銫原子鐘的優勢在于其長期穩定度高,文獻[1]利用氫原子鐘具有高短期穩定度的特點,用做測量銫原子鐘噪聲的參考,通過數學方法濾波銫原子鐘的噪聲建立時間尺度,并且指出氫原子鐘需扣除速率和頻率漂移后參加原子時尺度計算.文獻[2]利用銫原子鐘建立的參考時間尺度修正某臺氫原子鐘的速率和頻率漂移,并將其用于守時.文獻[
天文學報 2018年1期2018-02-27
- “中國心”：讓北斗這張國家名片更加閃耀
心載荷產品星載原子鐘的配套單位，成為本次國家科技進步獎特等獎獲獎單位之一。203所北斗銣原子鐘團隊用15年的堅守與執著，在科技前沿取得了重大突破。這個團隊為北斗二號衛星交付了13個批次26臺自主研制的星載原子鐘，創造了所有批次零故障的運行記錄，實現了衛星關鍵部件的自主可控，達到國際先進水平。標志著我國已經完全掌握了星載原子鐘的研制技術，完全擺脫了國外導航原子鐘的束縛，使我國已經成為繼美國、俄羅斯之后完全自主建立導航定位系統的國家，扭轉了我國核心技術受制于人
軍工文化 2017年7期2017-10-27
- 讓中國“北斗”光耀神州
——記國家科技進步獎特等獎獲得單位之一航天科工二院203所“北斗”原子鐘團隊
03所“北斗”原子鐘團隊■吳 巍前不久，“北斗”二號衛星工程榮獲2016年國家科技進步獎特等獎，中國航天科工二院203所作為“北斗”二號衛星工程核心載荷產品星載原子鐘的配套單位，成為本次國家科技進步獎特等獎獲獎單位之一。203所“北斗”原子鐘團隊用15年的堅守與執著，在科技前沿取得了重大突破。這個團隊為“北斗”二號衛星交付了13個批次、26臺自主研制的星載原子鐘，創造了所有批次零故障的運行記錄，實現了衛星關鍵部件的自主可控，達到國際先進水平。標志著我國已經
中國工人 2017年9期2017-10-11
- 空間冷原子鐘
948年第一臺原子鐘發明至今，人類計時的精度更是以幾乎十年一個數量級的速度提高。2016年9月，由中國科學家研制的世界上第一臺在軌進行科學實驗的空間冷原子鐘（space cold atomic clock），隨著中國的天宮二號空間實驗室發射升空?？臻g冷原子鐘這一“高冷”的術語帶著國人的熱情與自豪，成為熱詞?？臻g冷原子鐘的原理是將激光冷卻原子技術與空間微重力環境相結合，在空間軌道上獲得比地面上的線寬要窄一個數量級的原子鐘譜線，從而進一步提高原子鐘精度。這是原
中國科技術語 2017年4期2017-09-07
- 1秒鐘的時間長度是怎么確定的
新的計時器——原子鐘。原子鐘并不能直接顯示鐘點，而是根據銫原子的振蕩周期來確定1秒的長度：1秒鐘就等于銫133原子兩個基態能級躍遷9192631770個周期所用的時間。聽起來很難懂吧？沒有關系，把這個枯燥復雜的工作留給原子鐘吧！它相當精確，數千萬年內都不會少1秒，也不會多1秒。1秒鐘只是“嘀嗒”一聲，可是對航天、通信、全球衛星定位系統等領域來說，萬分之一秒的誤差都可能導致重大問題，難怪要這么精確地定義1秒鐘了。endprint
讀者·校園版 2017年9期2017-04-15
- 3000萬年，它才會走錯1秒鐘
柱體——空間冷原子鐘來到太空，開始履行自己的使命。這臺“定時神針”會實現約3？000萬年誤差1秒的超高精度，是國際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。那么，它是如何達到如此驚人的超高精度的？它又是用來干什么的呢？噴泉原子鐘人們平時所用的鐘表，精度高的大約每年會有1分鐘的誤差，這對日常生活是沒有影響的，但在要求很高的生產、科研中，就需要更準確的計時工具。目前世界上最準確的計時工具就是原子鐘，它利用原子吸收或釋放能量時
科學大眾（中學） 2017年1期2017-03-21
- 誤差最小的鐘表
柱體——空間冷原子鐘也進入太空開始履行自己的使命。這臺“定時神針”會實現約3000萬年誤差1s的超高精度，是國際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的原子鐘。那么，它是怎樣達到這樣的超高精度的呢？它又是用來干什么的呢？空間冷原子鐘是科學家們在地面噴泉原子鐘的基礎上，將激光冷卻原子技術與空間“微重力”環境相結合的噴泉冷原子鐘，主要包括物理單元、微波單元、光學單元和控制單元四個組成部分。相比于之前在太空中運行的最高精度為300
中學生數理化·高二版 2016年12期2017-02-28
- 1秒鐘的時間長度是怎么確定的？
新的計時器——原子鐘。原子鐘并不能直接顯示鐘點，而是根據銫（sè）原子的振蕩周期來確定1秒的長度：1秒鐘就等于銫133原子兩個基態能級躍遷9192631770個周期所用的時間。聽起來很難懂吧？沒有關系，把這個枯燥復雜的工作留給原子鐘吧！它相當精確，數千萬年內都不會少1秒，也不會多l秒。1秒鐘只是“嘀嗒”一聲，可是對航天、通信、全球衛星定位系統等領域來說，萬分之一秒的誤差都可能導致重大問題，難怪要這么精確地定義1秒鐘了。endprint
小雪花·成長指南 2017年2期2017-02-21
- “伽利略”罷工，歐空局發愁
傳出衛星搭載的原子鐘大量出現故障。如今已經過去數天，但至今還沒有找到解決辦法。報道稱，目前“伽利略”衛星導航系統已經有18顆衛星在軌運行，但其中5顆衛星上的10臺原子鐘幾乎同時出現故障并停止運行。經過地面人員的全力檢查和調整，目前仍有9臺原子鐘處于故障狀態。每顆“伽利略”衛星都安裝有兩臺銣原子鐘和兩臺氫原子鐘，這樣的冗余設置確保一旦部分原子鐘出現故障，衛星也能繼續維持工作。正是依托這樣的設計，目前全部在軌的18顆衛星都仍在正常工作，但歐洲空間局正面臨一個艱
環球時報 2017-01-242017-01-24
- “天宮二號”上的空間冷原子鐘
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。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、實現在軌引力波探測、測量引力紅移等。在不久的將來，空間冷
科學24小時 2016年11期2016-11-08
- 北斗衛星在軌原子鐘穩定性分析
4北斗衛星在軌原子鐘穩定性分析孟祥廣1,2孫越強1,2杜起飛1,2白偉華1,2張紹成3柳聰亮1,2夏俊明1,21中國科學院國家空間科學中心，北京市南二條1號，100190 2天基空間環境探測北京市重點實驗室，北京市南二條1號，100190 3中國地質大學(武漢)信息工程學院，武漢市魯磨路388號，430074摘要：使用IGS MEGX發布的北斗衛星精密鐘差數據，利用哈達瑪方差公式對目前所有在軌健康北斗衛星鐘的穩定性進行分析。結果表明，北斗衛星鐘在1 a的跨
大地測量與地球動力學 2016年7期2016-07-08
- 導航衛星星載氫原子鐘
帥濤 謝勇輝氫原子鐘是利用氫原子躍遷產生的高穩定頻率信號進行計時的一種精密儀器，具有優良的頻率穩定度，目前已被廣泛應用于射電天文觀測、高精度時間計量、衛星地面站守時等領域。出于航天技術發展的需要，歐洲、俄羅斯和中國都在積極發展星載氫原子鐘技術，為精密空間時間基準提供技術支撐。2015年9月30日，我國首臺星載氫原子鐘搭載第4顆新一代北斗導航衛星順利升空，目前在軌運行情況良好。與北斗一期的星載銣鐘相比，星載氫鐘的應用使得導航衛星時間基準性能得到大幅提升，為我
科學 2016年5期2016-05-30
- 天宮二號搭載“定時神針”：有望實現3000萬年誤差1秒
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並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！“如此精凖的鐘的作用是，在太空中，空間冷原子鐘
今日華人 2016年8期2016-05-14
- 2015年多1秒，讓我歡喜讓我憂
世界上最精準的原子鐘與地球自轉相符。原子鐘計算的時間比根據地球自轉周期計算的時間更加準確可靠。如果不加上這1秒，二者之間的差距將越來越大。不過這1秒并不是加在2015年的最后一天，而是在6月30日。屆時原子鐘將會在23點59分59秒之后停留1秒鐘，讓越來越緩慢的地球自轉跟上原子鐘的步伐。周華健有一首歌很紅，歌詞是這么寫的：“就請你給我多一點點時間，再多一點點溫柔……”歌名就叫《讓我歡喜讓我憂》。地球這么“任性”，有的網友說：“傷腦筋，都說‘一寸光陰一寸金，
讀者·校園版 2015年7期2015-05-14
- NASA將發射深空原子鐘
A正為發射深空原子鐘（DSAC）演示驗證做準備，這項演示驗證通過實現航天器實時授時、計算自己的導航數據，創新性地改變現有的導航方式。深空原子鐘采用單向導航技術，將改善目前雙向導航系統中信息發送到地面、再由地面團隊授時和計算導航數據后，傳送回航天器的局面。深空原子鐘采用的這種單向深空導航技術比傳統的雙向導航技術能更有效地利用現有的深空網絡，從而在不需增加任何新天線和相關費用的情況下擴大網絡的容量。未來NASA任務中使用深空原子鐘，將使無線電和導航數據傳輸量提
載人航天 2012年3期2012-01-13
- 空間冷原子鐘及其科學應用
究所）1 概述原子鐘（原子時間頻率標準）是人類科學技術活動的基本條件。時間頻率測量準確度和精確度的提高，將從根本上改變一系列重大自然科學和應用技術的面貌。在基礎科學研究上，如廣義相對論的驗證、光速各向異性的測量、引力梯度測量、原子物理常數隨時間變化的測量等，都需要精密的計時標準。在應用技術發展中，原子鐘最為重要的應用之一是用于全球定位導航系統（GPS）。導航定位系統系統在國防、工業、農業、科研、運輸和環境等諸多科學技術中有著廣泛的重要應用。另外，在航空航天
載人航天 2011年1期2011-11-20
- 下一代星載原子鐘的新發展
引 言傳統銣原子鐘和銫原子鐘在衛星導航定位系統中作為星載原子鐘已經獲得重要應用。目前GPS和GLONASS系統都在實施衛星“現代化”計劃和第三代衛星計劃。這些升級和新建的系統對星載鐘的要求更高,如“Galileo”系統的星載鐘要求滿足3×10-12τ-1/2的頻率穩定度,其最好的穩定度“平底”為1×10-14。這樣的穩定度指標,以上所述兩種傳統的星載原子鐘(Rb和Cs)難以達到。近年來,隨著激光冷卻與囚禁原子技術發展,以及新物理原理的應用,新型原子鐘技術
全球定位系統 2010年5期2010-08-29
- 原子鐘與相關物理學的研究
以來北京大學在原子鐘與相關物理學研究方面的簡況，其中包括光抽運堿金屬汽室型、原子束型、激光抽運頻率標準以及冷原子物理的研究，文章闡明了原子鐘的基本工作原理、主要性能及其與各種物理因素的關系，敘述了提高汽室頻標光抽運效率與降低各種頻移和減少譜線增寬因素影響的方法，此外，還介紹了原子束頻標中的Majorana躍遷研究、光抽運銫鐘中解決長期工作與長期頻率穩定度難題以及冷原子鐘的一些設想等研究成果。關鍵詞原子鐘，原子頻標，頻率穩定度，頻率漂移
物理 2009年5期2009-06-08