今天來(lái)聊的東西離一般人生活很遠(yuǎn)，但是離夢(mèng)想很近，這兩樣?xùn)|西一樣叫冷原子鐘，另外一樣叫脈沖星導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星。

冷原子鐘已經(jīng)伴隨著天宮二號(hào)空間站發(fā)射，而脈沖星導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星將于接下來(lái)的11月中的某天擇機(jī)發(fā)射。

空間冷原子鐘是在地面噴泉原子鐘的基礎(chǔ)上，將激光冷卻原子技術(shù)與空間微重力環(huán)境相結(jié)合的噴泉冷原子鐘，主要包括物理單元、微波單元、光學(xué)單元和控制單元4個(gè)組成部分。相比于之前太空運(yùn)行的最高精度300萬(wàn)年誤差1秒的熱原子鐘，這只冷原子鐘將時(shí)間精度提升了10倍。

如果說(shuō)機(jī)械表1天差不多有1秒誤差，石英表10天大概有1秒誤差，氫原子鐘數(shù)百萬(wàn)年有1秒誤差，那么這臺(tái)冷原子鐘則可以做到3000萬(wàn)年誤差1秒。

在微重力環(huán)境下，原子團(tuán)可以做超慢速勻速直線運(yùn)動(dòng)，基于對(duì)這種運(yùn)動(dòng)的精細(xì)測(cè)量可以獲得較地面上更加精密的原子譜線信息，從而可獲得更高精度的原子鐘信號(hào)，實(shí)現(xiàn)在地面上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的性能，這是原子鐘和時(shí)間基準(zhǔn)發(fā)展歷史上的重要突破。

此外，利用激光冷卻技術(shù)，原子氣體被冷卻至極低的溫度，則極大地消除了原子熱運(yùn)動(dòng)對(duì)原子鐘性能的影響。

這個(gè)東西有什么用呢？它可以在太空中對(duì)其他衛(wèi)星上的星載原子鐘進(jìn)行無(wú)干擾的時(shí)間信號(hào)傳遞和校準(zhǔn)，從而避免大氣和電離層多變狀態(tài)的影響，使得基于空間冷原子鐘授時(shí)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有更加精確和穩(wěn)定的運(yùn)行能力。

冷原子技術(shù)的發(fā)展也將大幅度提高了許多實(shí)驗(yàn)的精度，使原來(lái)不可能進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)成為可能。

同時(shí)，空間冷原子干涉儀可以取代空間激光干涉儀，實(shí)現(xiàn)在軌引力波探測(cè)。以往采用激光干涉儀探測(cè)引力波，需要兩個(gè)臂，這就意味著所有的方案都必須要有3個(gè)位置，也就是需要3顆衛(wèi)星。

目前中國(guó)實(shí)施空間引力波探測(cè)的“太極計(jì)劃”和“天琴計(jì)劃”都需要3顆衛(wèi)星，而空間冷原子干涉儀只需要兩顆衛(wèi)星就能探測(cè)引力波，技術(shù)難度和成本都有所降低。

另外，空間冷原子鐘還可以測(cè)量引力紅移。

最重要的是，在開(kāi)展深空導(dǎo)航定位方面，若是能在空間合適的位置放置高精度原子鐘，就可以實(shí)現(xiàn)大尺度的高精度導(dǎo)航。而最合適的位置是太陽(yáng)系中的各個(gè)拉格朗日點(diǎn)，因?yàn)檫@里不受引力的影響。若在這些點(diǎn)上各放置一臺(tái)高精度原子鐘，則至少可以在太陽(yáng)系內(nèi)較大范圍中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位。這一旦實(shí)現(xiàn)，就可以進(jìn)行大尺度時(shí)空研究。

而脈沖星導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星是以太陽(yáng)系質(zhì)心為時(shí)空的基準(zhǔn)點(diǎn)，以脈沖星發(fā)射的X射線信號(hào)為天然信標(biāo)，通過(guò)測(cè)量脈沖到達(dá)時(shí)間，使航天器自主測(cè)定位置和時(shí)間等參數(shù)。

要知道，脈沖星是高速自轉(zhuǎn)的中子星，是恒星核能耗盡后的一種遺骸，具有極其穩(wěn)定的周期性，其穩(wěn)定度比目前最穩(wěn)定的氫原子鐘還要高1萬(wàn)倍以上，是自然界中最穩(wěn)定的“天文時(shí)鐘”。

脈沖星導(dǎo)航技術(shù)不依賴(lài)于現(xiàn)有的導(dǎo)航星座系統(tǒng)，可大幅減少航天器對(duì)地面測(cè)控系統(tǒng)的依賴(lài)程度，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾和自主生存能力。

花那么多精力去說(shuō)這兩樣?xùn)|西是為什么呢？你們難道沒(méi)有留意他們的共同點(diǎn)是什么嗎？

是深空定位和導(dǎo)航。

按照我國(guó)科研機(jī)構(gòu)的一貫?zāi)蛐裕遣粫?huì)把錢(qián)砸在那些華而不實(shí)的東西上的，這也同時(shí)意味著一旦我們?cè)伊?，那就是下一步的?jiān)實(shí)方向。

這些技術(shù)儲(chǔ)備明確無(wú)誤地指出了中國(guó)航天的下一步，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，我們的足跡一定會(huì)遠(yuǎn)到今天絕大部分人想都不敢想象的地方。因?yàn)樯羁斩ㄎ缓蛯?dǎo)航，屬于大天文尺度內(nèi)航行才需要用到的技術(shù)。

至于那些整天嚷著要飛往月球移民火星的騙子集團(tuán)，他有哪一個(gè)技術(shù)？