原子钟
- 芯片原子钟 不再“卡脖子”
的计时工具就是原子钟，其精度可达到每2000万年误差1秒。近日，国内首条芯片原子钟生产线在天津滨海高新区企业——天津华信泰科技有限公司（以下简称华信泰）落成投產。该生产线的年生产能力可达3万台，它的投产表明我国在芯片原子钟领域打破了国外垄断，突破关键器件“卡脖子”问题，满足了相关领域的迫切需求。 原子钟利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波实现计时。这种电磁波非常稳定，再加上一系列精密仪器的控制，保证了原子钟计时的准确性。目前用于原子钟的元素有氢、铯、铷等
科学导报 2023年67期2023-10-04
- 铷元素科学研究与应用进展
：铷；铷产品；原子钟；里德堡态中图分类号：O 614.114文献标志码：A美国国家标准与技术研究院（ National Instituteof Standards and Technology，NIST）的科学家利用里德堡态的铷原子作为接收器成功地实时获取彩色视频或游戏信号（如图1所示）[1-2]。当原子吸收足够的能量，电子被激发到更高的能量轨道，原子半径增大，此时称之为里德堡态。处于里德堡态的原子对外加电场或能量极为敏感。在两束不同颜色激光的激发下，一个
有色金属材料与工程 2023年2期2023-05-30
- BDS-3卫星与其他GNSS系统卫星原子钟性能分析
）0 引言星载原子钟对卫星导航系统的性能起到决定性作用[1]。我国的北斗三号卫星导航系统（Beidou Global Navigation Satellite System，BDS-3）已于2020年7月31日正式宣布开通。研究分析BDS-3的原子钟性能，对于预测卫星导航系统的导航、定位和授时精度，推动星载原子钟发展是十分必要的。国内外学者对星载原子钟的性能进行了大量研究，Zhao等[2]对BDS-3的卫星钟差特性进行了系统分析。张清华等[3]分析对比了北
真空与低温 2022年5期2022-10-13
- 基于iGMAS的北斗导航卫星原子钟性能评估
行的基础。星载原子钟作为卫星导航系统上的时间基准，是导航卫星的关键核心部件。根据北斗卫星导航系统星座信息[1]，北斗二号卫星搭载了高精度铷原子钟，北斗三号搭载了性能更好的铷原子钟和氢原子钟，另外，北斗三号试验星还搭载了国产铯原子钟进行性能验证[2-3]。本文介绍了星载原子钟性能评估的主要参数，并利用全球连续监测评估系统（International GNSS Monitoring and Assessment System，iGMAS）提供的2019年12月
真空与低温 2022年5期2022-10-13
- 北京大学小型化光抽运热、冷铯束原子钟研究进展
)0 引言铯束原子钟是目前世界上最重要的守时型原子钟之一[1]。1950年，N.Ramsey[2]提出了分离振荡场技术，催生了铯束原子钟。自从诞生以来，它们广泛地应用在长期守时、导航定位以及军事和科研等领域[3]。与铷钟、氢钟等其他商业化的原子钟相比，铯束原子钟的优势在于它的长期稳定度。小型化的铯束原子钟可以分为磁选态铯束原子钟、光抽运铯束原子钟和新型冷原子铯束原子钟。国内外很多科研小组和公司都致力于小型化铯束原子钟的研究，诞生了一系列的科研成果或产品。北
时间频率学报 2022年2期2022-07-19
- 小型化光抽运铯束原子钟的Rabi牵引
引言小铯钟是原子钟领域最重要的门类之一[1]。在长期守时，导航定位、军事协同以及精密测量领域，小铯钟凭借其几乎不可替代的长期稳定度优势，起着“心脏”的作用[2]。因此，小铯钟的指标一定程度上影响着上述各个系统的性能。衡量小铯钟的指标有频率准确度、频率稳定度、频率复现性等，其中频率稳定度可以分为短期频率稳定度和长期频率稳定度，它是小铯钟的核心指标，频率稳定度的好坏用时域Allan方差来表示。对小铯钟频率稳定度的研究可以分为两个部分：①通过实现良好的原子钟运
时间频率学报 2022年2期2022-07-19
- 基于 FPGA 的授时与守时技术在证券交易中的应用研究
词：FPGA;原子钟;GPS;时间同步;时延测量中图法分类号：F832文献标识码：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
计算机应用文摘·触控 2022年10期2022-07-05
- 揭秘“时间魔盒”原子钟
量精度的追求，原子钟精度的纪录还在被不断刷新。时间是什么？时钟会告诉我们时间，它是我们生活不可或缺的一部分。当人类意识到时间的流逝，便开始利用周期性现象对时间进行追踪。远古时期，人类通过草木枯荣判定季节，通过观察太阳、月亮在天空中的运动来判断时间，日出而作，日落而息。后来，人们探索出了通过滴水来计时的水钟，流沙计时的沙漏等。二战后，美国国家物理实验室研制出了世界上第一台原子钟，代表了人类一个历史性的跨越。1967年，秒长的定义溯源到了原子上。此后，各种原子
华声 2022年7期2022-06-12
- 原子钟：计量时间的“千分尺”
、石英钟，再到原子钟，精确度越来越高。如果说日晷、沙漏、水钟是“鲁班尺”，那么机械钟、石英钟就是“卷尺”，原子钟则是“千分尺”。原子钟的“前世今生”20世纪30年代，科学家在研究原子和原子核的基本特性时发现，原子的振荡频率准确性非常高，从而产生了利用原子的振荡频率来制作时钟的想法。1948年，美国国家标准局利用氨分子的吸收谱线，建造了世界上第一台原子钟。但受多普勒效应影响，振荡器谱线太宽，其精确度并不比石英钟高。为此，美国物理学家拉姆齐在1949年提出分离
科学中国人·上半月 2022年3期2022-05-23
- 激光抽运小型铯原子钟研制进展
体系”[2]。原子钟是基于原子量子跃迁实现的标准时间频率信号发生器，是时空体系的核心和性能指标提升的决定性因素之一。铯原子钟具有优良的频率准确度和中长期稳定度，理论上没有漂移，在1967年10月第13届国际计量会议上，时间单位“秒”采用铯原子钟提供的频率来定义，人类进入原子时时代。铯原子钟可以用作一级频率标准以及一级时钟标准，有着广泛的军民应用价值，尤其是在军事指挥、通信和侦察等作战系统中发挥着不可替代的重要作用，是世界各大国竞相开发利用的重要战略资源。常
时间频率学报 2022年1期2022-04-28
- 基于星地双向时间比对数据的北斗三号铷原子钟在轨性能评估
)1 引言星载原子钟是导航卫星的核心设备，其性能直接决定卫星导航系统的授时和定位精度。铷原子钟以其体积小、重量轻、功耗低和可靠性高等特点，在世界各大卫星导航系统中广泛使用，其中美国的全球定位系统(global positioning system,GPS)使用最多。GPS III卫星只装备了铷原子钟，我国的北斗三号系统卫星也大量配置了铷原子钟。在轨铷原子钟的性能评估一直是卫星导航研究的重要课题之一。当前，关于北斗系统铷原子钟性能评估的研究较多[1-3]，大
天文学进展 2021年4期2022-01-06
- 芯片级原子钟的研究进展
高精度的芯片级原子钟(chip scale atomic clock,CSAC)为时钟基础,发播定位导航授时信号[2-3]。同时,芯片级原子钟向接收机、加速度计和陀螺仪等发送高精度的时钟信号,也将大大提升Micro-PNT系统的性能[1]。芯片级原子钟包括芯片级微波原子钟和芯片级光学原子钟。芯片级微波原子钟是传统相干布居囚禁(Coherent Population Trapping,CPT)原子钟,它基于相干布居囚禁原理,通过微波频率信号来调节两相干光场,
计测技术 2021年4期2021-10-14
- 北斗系统星载原子钟周期性波动的频谱分析校正方法*
间基准由地面站原子钟通过综合原子时算法计算生成。一旦地面站出现异常，系统时间基准的生成就会中断。为了保证系统时间基准的稳定可靠，必须降低对地面站的依赖。北斗卫星导航系统卫星载有高精度的国产新型铷钟和被动型氢原子钟。根据北斗三号系统卫星数目及单个卫星星载原子钟数目可知，北斗三号系统星载原子钟总数已经超过100颗。大量的星载原子钟为北斗三号系统时间基准生成计算摆脱对地依赖提供了可能。将星载原子钟逐步纳入系统时间基准的计算，最终实现完全基于星载原子钟的系统时间基
国防科技大学学报 2021年5期2021-10-10
- 被“偷走”的时间
的计时工具——原子钟研制成功。它用原子吸收或者释放能量时所产生的电磁波计时，这种电磁波非常稳定，再加上一系列精密仪器的控制，使得原子钟计时非常准确。随着研究的不断深入，原子钟的计时精度不断打破纪录：1999年研制成功的铯原子钟计时精度是每2000万年误差1秒;2013年研制成功的镱原子钟计时精度是每150亿年误差小于1秒，这也是迄今为止最精准的原子钟。有了原子钟这一计时利器，人们可以更加精确地掌握时间，研究自然。但是，计时人员发现，地球自转一周并非绝对的8
知识窗 2021年4期2021-10-02
- 原子钟性能对卫星导航系统定位精度的影响分析
户的位置。星载原子钟作为卫星导航系统上的时间基准与关键设备，是卫星导航系统的关键核心技术[1]。卫星装备高精度原子钟，并与地面控制段的原子钟同步，建立起导航卫星的精密时间，该精密时间也是基于精密测距定位技术的基础。主控站设有基准钟和守时钟，是卫星导航系统的时间基准，监测站也设有原子钟，与主控站原子钟同步，星载原子钟与地面控制段同步。导航定位精度是卫星导航系统的主要技术指标。影响导航定位精度的因素很多，其中原子钟的性能指标和系统时间同步精度是重要影响因素之一
导航定位与授时 2021年5期2021-09-28
- GNSS系统驯服铷钟基准研究
言众所周知，铯原子钟是重要的战略资源，美国政府对我国实行禁运和限购政策。国产铯钟研制起步较晚，虽有个别产品型号，但离规模商品化应用还有一段距离[1]。加之铯钟价格昂贵，因此如何利用GNSS 系统驯服铷钟，满足时统系统高精度时频需求，或者应急备份需求，成为当前有意义的研究课题[2]。1 卫星驯服铷钟原理铷钟工作时，频率不稳，容易向某一方向漂移。驯服铷钟时，就是利用与卫星导航接收机输出的秒信号进行比较，计算两者频率偏差，然后对铷钟频率进行修正，使铷原子钟的频率
现代导航 2021年1期2021-04-15
- 精准计时
造出了第一台铯原子钟。当处于特定频率的微波辐射下时，铯原子的电子会在不同能级之间反复跃迁，并产生振动频率固定的电磁波，其频率不但远超石英晶体的频率，而且同种原子的同一种跃迁释放的电磁波频率是固定的。以这种固定频率电磁波作为谐振子的计时工具将实现前所未有的超高计时精度。事实也的确如此：埃森和帕里制造的这台原子钟，每300万年误差仅为1秒。虽然这台原子钟的设计目的只是为了校准石英钟，并且只能运行几天，但是埃森和帕里相信，原子钟能够提供比天体运行或石英钟更准确的
大自然探索 2021年1期2021-03-31
- 新型原子钟：精确计时器
断提高。今天，原子钟的振动是科学家可以观察到的稳定的周期性事件，因此世界上目前最精确的计时器就是原子钟，这种精美的仪器使用激光来测量原子的振动。如果原子钟从宇宙诞生之初就一直在运转，到今天为止累计的误差也只有半秒。如果能有更准确的计时方法，那么可以帮助人类检测诸如暗物质和引力波之类的现象，科学家还可以开始回答一些令人费解的问题，例如重力对时间的流逝可能产生什么影响，以及时间本身是否随着宇宙的老化而改变。如今，美国麻省理工学院物理学家设计了一种新型原子钟。和
知识就是力量 2021年2期2021-03-18
- 新型原子钟140亿年内误差不超1/10秒
现象设计出一种原子钟，哪怕其运行约140亿年（大约是当前宇宙的年龄），该原子钟也可将时间精度保持在1/10秒之内。量子纠缠有助于减少测量原子钟用来保持时间的原子振荡所涉及的不确定性。研究人员此次纠缠了稀土元素中的約350个原子，该元素每秒比常规原子钟中使用的铯的振荡频率高10万倍。这意味着纠缠原子的单个振荡在一个共同的频率附近变紧，从而提高了时钟进行测量的精度。新设计的时钟可用来更好地破解宇宙的各种未解之谜。
科学24小时 2021年3期2021-03-12
- 国产激光抽运铯原子钟的性能分析
00）0 引言原子钟作为高精度守时系统的关键设备，主要功能是产生时间信号和频率信号[1-2]。在许多高精度的时间和频率应用场合，都使用原子钟作为时间频率基准。例如，北斗卫星导航系统（BDS）采用星载氢原子钟、铷原子钟和地面氢原子钟、铯原子钟等共同建立北斗卫星导航系统时间（BDT），国际上主要守时实验室采用氢原子钟和铯原子钟共同建立UTC（k）或TA（k）[3-4]。氢原子钟和铯原子钟性能不同，在高精度守时系统中作用也不同，氢原子钟由于其优良的短期稳定性一般
时间频率学报 2019年4期2020-01-17
- 导航卫星与原子钟
S卫星使用的铷原子钟原子钟怎样获取精确时间信号根据原子物理学的基本原理，原子核处于不同的能量状态中。我们可以把这些能量状态想像成一栋楼房的不同楼层，原子所处的楼层越高，能量也就越高。当原子吸收或释放能量时，它必须从一个楼层的地板移动到另一个楼层的地板，而不能悬浮在地板和天花板之间。如果用物理学的术语来描述的话，不同的楼层被称为“能级”，原子在不同楼层间移动的过程称为“跃迁”。原子下楼时，也就是从高能级跃迁到低能级时，会释放电磁波。对于某一种原子来说，它在跃
太空探索 2019年9期2019-09-20
- 脉冲光抽运铷原子钟C场电流源分析设计*
d,POP)铷原子钟的光抽运、微波激励和钟跃迁信号检测在时间上完全分开，即原子与微波相互作用时，不存在抽运光场。因此，POP铷原子钟避免了光与微波的相干耦合，理论上可以消除光频移[1-2]，相比于传统铷原子钟具有更好的稳定度。近年来意大利国家计量科学研究院(INRIM)在欧洲空间局(ESA)的资助下，开展了POP铷原子钟的研制工作[1-4]。2012年，他们将物理部分置于真空罐中，利用光检测方式，获得σy(τ)=1.7×10-13τ-1/2(τ=1～2 k
时间频率学报 2019年2期2019-06-14
- GNSS系统时间及星载钟研究
星时间系统星载原子钟，也称原子频标（AFS）是导航卫星的关键载荷，能够确保卫星导航系统提供精确的授时服务。GPS系统中星载原子钟受到高度重视，美国曾多次进行星载原子中的性能评估试验，现已纳入BIPM（国际计量局）的监测体系。目前，GPS空间段的每颗Block II/IIA卫星上均放置了2台铷钟和2台铯钟，每颗Block IIR卫星上放置了3台铷钟，其中1台铷钟作为实践标准，其余备用。与Block II/IIA卫星相比，Block IIR卫星所到在的铷原子钟
现代导航 2018年6期2019-01-28
- 原子钟房建设设计要点分析与探讨
海涛 李铭基于原子钟的工作原理，原子钟对环境条件的变化是非常敏感的，振动、温湿度和磁场的任何变化都会影响原子钟输出频率的准确度和稳定度，原子钟能够达到的技术指标，不仅与其设计制造指标有关，还与其工作的环境条件密切相关，如果环境条件达不到要求，原子钟的性能实际上也很难达标。因此原子钟对振动干扰、环境温湿度、电磁特性的敏感性，要求其应该在稳定性非常高的环境条件下运行，原子钟房就是为了满足这一需求而设计的。由于需要实现对环境指标的高精度控制，原子钟房建设是一个技
中华建设 2018年12期2019-01-15
- 原子钟在线监测评估方法设计
050081)原子钟在线监测评估方法设计邓小波1,2，赵 斌2，王 铮3(1.兰州大学 资源环境学院，甘肃 兰州 730000；2.中国人民解放军61711部队，新疆 喀什 844000；3.中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081)大型通信、测量电子系统一般配备2台或2台以上原子钟作为系统的时间、频率基准，互为备份构建主、备时频信号基准，以提高系统时频信号可靠性，保障系统连续运行。主备原子钟间虽然可通过相位比对、数据分析检测到原子钟
无线电工程 2018年1期2018-12-26
- 芯片原子钟的工作原理及其研究进展
,可研制出芯片原子钟［1］。芯片原子钟的体积和功耗与小型恒温晶振相当,而其长期稳定度比恒温晶振高3个量级以上。相比铷原子钟,其体积和功耗又小近2个量级,特别适合作为体积和功耗受限设备中的高精度频率源而使用。芯片原子钟在航空、航天、通信和信息探测等领域中均有广泛的应用需求。例如:卫星导航定位系统的接受机采用芯片原子钟作为时钟,定位系统的抗干扰能力大幅增强,接受卫星信号、实施保密通信的能力大幅增强,采用芯片原子钟即可实现手机尺寸的高性能接收机。又如,在没有卫星
导航与控制 2018年6期2018-12-14
- 冷原子钟：3000万年误差小于1秒
台太空运行的冷原子钟完成了全部既定在轨测试任务。在轨近两年期间，冷原子钟运行正常、状态良好、性能稳定，成功验证了在空间环境下高性能冷原子钟的运行机制与特性，将目前人类在太空的时间计量精度提高1～2个数量级。解读：生活中我们常以分秒来计时，而在当今的太空探测、通信导航、天文观测、工业自动化等领域，却越来越需要更精密的时间测量，时间常常被准确到万分之一秒，甚至百万分之一秒，为了达到这一要求，包括冷原子钟在内的很多精密计时器诞生了。冷原子钟是指把原子某两个能级之
太空探索 2018年10期2018-11-29
- 我国新一代氢原子钟、铷原子钟同在北斗三号应用对北斗全球系统建设起到关键作用
国际先进水平。原子钟是利用原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备，其研发涉及到量子物理学、电学、结构力学等众多学科，目前国际上仅中、美、俄等少数国家具有独立研制能力。星载原子钟主要应用于导航系统，分为氢原子钟、铷原子钟和铯原子钟三种。美国的GPS导航系统、欧洲的伽利略导航系统及俄罗斯的格罗纳斯导航系统，均采用了铷原子钟搭配铯原子钟，或者铷原子钟搭配氢原子钟的方案，充分发挥了铷原子钟体积小、重量轻，及铯原子钟、氢原子钟长期性能优异的特点。全面提升
中国军转民 2018年2期2018-09-10
- 天宫二号传捷报：冷原子钟实现预定科学目标
台太空运行的冷原子钟已在轨近两年时间。笔者从中科院获悉，这台3000万年误差小于1秒的冷原子钟运行正常，将目前人类在太空的时间计量精度提高了1～2个数量级。相关成果作为亮点文章于7月24日在线发表在《自然·通讯》上。冷原子钟是利用激光使原子温度降至绝对零度附近，使原子能级跃迁频率更少受到外界干扰，从而实现更高精度。在微重力环境下运行高精度原子钟具有更重要的意义，既可对基本物理原理开展验证实验，也可发展更高精度的导航定位系统。2016年9月25日，天宫二号空
科学导报 2018年46期2018-05-14
- 氢铷原子钟同步应用于北斗三号
了一台高精度铷原子钟和一台星载氢原子钟，技术指标达到国际先进水平。作為导航卫星的“心脏”之一，高性能的星载原子钟对导航精度起到决定性作用。相比北斗一期、二期工程中单纯采用铷原子钟，这次北斗三号导航卫星不光铷原子钟的体积更小、重量更轻，技术性能大幅提升，更值得一提的是首次加载了星载氢原子钟。相比铷原子钟，氢原子钟在重要技术指标，如频率稳定度、频率准确度及日漂移率等方面具有明显优势。星载氢原子钟可使北斗导航系统实现更高的定位精度、全球覆盖及较长的自主导航能力，
科学24小时 2018年3期2018-03-28
- 国外空间原子钟发展研究
0086)空间原子钟是卫星导航系统最重要的有效载荷，是其提供高精度定位、导航、授时服务的根本保障，也是支撑未来空间信息网络、深空探测系统发展的支撑性关键技术。与地面原子钟相比，空间原子钟最重要的典型特征是小型化，同时，它要能够承受空间环境的影响，实现长寿命、高可靠，从而满足空间系统运行的要求。一般而言，原子钟的工作机理决定了原子钟的性能，即原子能态的选择精度、时间测量精度与光谱分辨率越高，原子钟的性能越好。按照原子钟物理部分的工作机理，原子钟可分为磁选态原
航天器工程 2018年1期2018-02-28
- 一种基于小波变换的氢铯联合守时算法研究∗
9)1 引言氢原子钟和铯原子钟是守时中最常用的高精度频率标准,不同类型的原子钟在时间保持中有各自的优势[1].众所周知,氢原子钟的优势在于其短期稳定度高,铯原子钟的优势在于其长期稳定度高,文献[1]利用氢原子钟具有高短期稳定度的特点,用做测量铯原子钟噪声的参考,通过数学方法滤波铯原子钟的噪声建立时间尺度,并且指出氢原子钟需扣除速率和频率漂移后参加原子时尺度计算.文献[2]利用铯原子钟建立的参考时间尺度修正某台氢原子钟的速率和频率漂移,并将其用于守时.文献[
天文学报 2018年1期2018-02-27
- “中国心”：让北斗这张国家名片更加闪耀
心载荷产品星载原子钟的配套单位，成为本次国家科技进步奖特等奖获奖单位之一。203所北斗铷原子钟团队用15年的坚守与执著，在科技前沿取得了重大突破。这个团队为北斗二号卫星交付了13个批次26台自主研制的星载原子钟，创造了所有批次零故障的运行记录，实现了卫星关键部件的自主可控，达到国际先进水平。标志着我国已经完全掌握了星载原子钟的研制技术，完全摆脱了国外导航原子钟的束缚，使我国已经成为继美国、俄罗斯之后完全自主建立导航定位系统的国家，扭转了我国核心技术受制于人
军工文化 2017年7期2017-10-27
- 让中国“北斗”光耀神州
——记国家科技进步奖特等奖获得单位之一航天科工二院203所“北斗”原子钟团队
03所“北斗”原子钟团队■吴 巍前不久，“北斗”二号卫星工程荣获2016年国家科技进步奖特等奖，中国航天科工二院203所作为“北斗”二号卫星工程核心载荷产品星载原子钟的配套单位，成为本次国家科技进步奖特等奖获奖单位之一。203所“北斗”原子钟团队用15年的坚守与执著，在科技前沿取得了重大突破。这个团队为“北斗”二号卫星交付了13个批次、26台自主研制的星载原子钟，创造了所有批次零故障的运行记录，实现了卫星关键部件的自主可控，达到国际先进水平。标志着我国已经
中国工人 2017年9期2017-10-11
- 空间冷原子钟
948年第一台原子钟发明至今，人类计时的精度更是以几乎十年一个数量级的速度提高。2016年9月，由中国科学家研制的世界上第一台在轨进行科学实验的空间冷原子钟（space cold atomic clock），随着中国的天宫二号空间实验室发射升空。空间冷原子钟这一“高冷”的术语带着国人的热情与自豪，成为热词。空间冷原子钟的原理是将激光冷却原子技术与空间微重力环境相结合，在空间轨道上获得比地面上的线宽要窄一个数量级的原子钟谱线，从而进一步提高原子钟精度。这是原
中国科技术语 2017年4期2017-09-07
- 1秒钟的时间长度是怎么确定的
新的计时器——原子钟。原子钟并不能直接显示钟点，而是根据铯原子的振荡周期来确定1秒的长度：1秒钟就等于铯133原子两个基态能级跃迁9192631770个周期所用的时间。听起来很难懂吧？没有关系，把这个枯燥复杂的工作留给原子钟吧！它相当精确，数千万年内都不会少1秒，也不会多1秒。1秒钟只是“嘀嗒”一声，可是对航天、通信、全球卫星定位系统等领域来说，万分之一秒的误差都可能导致重大问题，难怪要这么精确地定义1秒钟了。endprint
读者·校园版 2017年9期2017-04-15
- 3000万年，它才会走错1秒钟
柱体——空间冷原子钟来到太空，开始履行自己的使命。这台“定时神针”会实现约3？000万年误差1秒的超高精度，是国际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。那么，它是如何达到如此惊人的超高精度的？它又是用来干什么的呢？喷泉原子钟人们平时所用的钟表，精度高的大约每年会有1分钟的误差，这对日常生活是没有影响的，但在要求很高的生产、科研中，就需要更准确的计时工具。目前世界上最准确的计时工具就是原子钟，它利用原子吸收或释放能量时
科学大众（中学） 2017年1期2017-03-21
- 误差最小的钟表
柱体——空间冷原子钟也进入太空开始履行自己的使命。这台“定时神针”会实现约3000万年误差1s的超高精度，是国际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的原子钟。那么，它是怎样达到这样的超高精度的呢？它又是用来干什么的呢？空間冷原子钟是科学家们在地面喷泉原子钟的基础上，将激光冷却原子技术与空间“微重力”环境相结合的喷泉冷原子钟，主要包括物理单元、微波单元、光学单元和控制单元四个组成部分。相比于之前在太空中运行的最高精度为300
中学生数理化·高二版 2016年12期2017-02-28
- 1秒钟的时间长度是怎么确定的？
新的计时器——原子钟。原子钟并不能直接顯示钟点，而是根据铯（sè）原子的振荡周期来确定1秒的长度：1秒钟就等于铯133原子两个基态能级跃迁9192631770个周期所用的时间。听起来很难懂吧？没有关系，把这个枯燥复杂的工作留给原子钟吧！它相当精确，数千万年内都不会少1秒，也不会多l秒。1秒钟只是“嘀嗒”一声，可是对航天、通信、全球卫星定位系统等领域来说，万分之一秒的误差都可能导致重大问题，难怪要这么精确地定义1秒钟了。endprint
小雪花·成长指南 2017年2期2017-02-21
- “伽利略”罢工，欧空局发愁
传出卫星搭载的原子钟大量出现故障。如今已经过去数天，但至今还没有找到解决办法。报道称，目前“伽利略”卫星导航系统已经有18颗卫星在轨运行，但其中5颗卫星上的10台原子钟几乎同时出现故障并停止运行。经过地面人员的全力检查和调整，目前仍有9台原子钟处于故障状态。每颗“伽利略”卫星都安装有两台铷原子钟和两台氢原子钟，这样的冗余设置确保一旦部分原子钟出现故障，卫星也能继续维持工作。正是依托这样的设计，目前全部在轨的18颗卫星都仍在正常工作，但欧洲空间局正面临一个艰
环球时报 2017-01-242017-01-24
- “天宫二号”上的空间冷原子钟
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。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、实现在轨引力波探测、测量引力红移等。在不久的将来，空间冷
科学24小时 2016年11期2016-11-08
- 北斗卫星在轨原子钟稳定性分析
4北斗卫星在轨原子钟稳定性分析孟祥广1,2孙越强1,2杜起飞1,2白伟华1,2张绍成3柳聪亮1,2夏俊明1,21中国科学院国家空间科学中心，北京市南二条1号，100190 2天基空间环境探测北京市重点实验室，北京市南二条1号，100190 3中国地质大学(武汉)信息工程学院，武汉市鲁磨路388号，430074摘要：使用IGS MEGX发布的北斗卫星精密钟差数据，利用哈达玛方差公式对目前所有在轨健康北斗卫星钟的稳定性进行分析。结果表明，北斗卫星钟在1 a的跨
大地测量与地球动力学 2016年7期2016-07-08
- 导航卫星星载氢原子钟
帅涛 谢勇辉氢原子钟是利用氢原子跃迁产生的高稳定频率信号进行计时的一种精密仪器，具有优良的频率稳定度，目前已被广泛应用于射电天文观测、高精度时间计量、卫星地面站守时等领域。出于航天技术发展的需要，欧洲、俄罗斯和中国都在积极发展星载氢原子钟技术，为精密空间时间基准提供技术支撑。2015年9月30日，我国首台星载氢原子钟搭载第4颗新一代北斗导航卫星顺利升空，目前在轨运行情况良好。与北斗一期的星载铷钟相比，星载氢钟的应用使得导航卫星时间基准性能得到大幅提升，为我
科学 2016年5期2016-05-30
- 天宫二号搭载“定时神针”：有望实现3000万年误差1秒
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並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卻技术送入太空，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！“如此精凖的钟的作用是，在太空中，空间冷原子钟
今日华人 2016年8期2016-05-14
- 2015年多1秒，让我欢喜让我忧
世界上最精准的原子钟与地球自转相符。原子钟计算的时间比根据地球自转周期计算的时间更加准确可靠。如果不加上这1秒，二者之间的差距将越来越大。不过这1秒并不是加在2015年的最后一天，而是在6月30日。届时原子钟将会在23点59分59秒之后停留1秒钟，让越来越缓慢的地球自转跟上原子钟的步伐。周华健有一首歌很红，歌词是这么写的：“就请你给我多一点点时间，再多一点点温柔……”歌名就叫《让我欢喜让我忧》。地球这么“任性”，有的网友说：“伤脑筋，都说‘一寸光阴一寸金，
读者·校园版 2015年7期2015-05-14
- NASA将发射深空原子钟
A正为发射深空原子钟（DSAC）演示验证做准备，这项演示验证通过实现航天器实时授时、计算自己的导航数据，创新性地改变现有的导航方式。深空原子钟采用单向导航技术，将改善目前双向导航系统中信息发送到地面、再由地面团队授时和计算导航数据后，传送回航天器的局面。深空原子钟采用的这种单向深空导航技术比传统的双向导航技术能更有效地利用现有的深空网络，从而在不需增加任何新天线和相关费用的情况下扩大网络的容量。未来NASA任务中使用深空原子钟，将使无线电和导航数据传输量提
载人航天 2012年3期2012-01-13
- 空间冷原子钟及其科学应用
究所）1 概述原子钟（原子时间频率标准）是人类科学技术活动的基本条件。时间频率测量准确度和精确度的提高，将从根本上改变一系列重大自然科学和应用技术的面貌。在基础科学研究上，如广义相对论的验证、光速各向异性的测量、引力梯度测量、原子物理常数随时间变化的测量等，都需要精密的计时标准。在应用技术发展中，原子钟最为重要的应用之一是用于全球定位导航系统（GPS）。导航定位系统系统在国防、工业、农业、科研、运输和环境等诸多科学技术中有着广泛的重要应用。另外，在航空航天
载人航天 2011年1期2011-11-20
- 下一代星载原子钟的新发展
引 言传统铷原子钟和铯原子钟在卫星导航定位系统中作为星载原子钟已经获得重要应用。目前GPS和GLONASS系统都在实施卫星“现代化”计划和第三代卫星计划。这些升级和新建的系统对星载钟的要求更高,如“Galileo”系统的星载钟要求满足3×10-12τ-1/2的频率稳定度,其最好的稳定度“平底”为1×10-14。这样的稳定度指标,以上所述两种传统的星载原子钟(Rb和Cs)难以达到。近年来,随着激光冷却与囚禁原子技术发展,以及新物理原理的应用,新型原子钟技术
全球定位系统 2010年5期2010-08-29
- 原子钟与相关物理学的研究
以来北京大学在原子钟与相关物理学研究方面的简况，其中包括光抽运碱金属汽室型、原子束型、激光抽运频率标准以及冷原子物理的研究，文章阐明了原子钟的基本工作原理、主要性能及其与各种物理因素的关系，叙述了提高汽室频标光抽运效率与降低各种频移和减少谱线增宽因素影响的方法，此外，还介绍了原子束频标中的Majorana跃迁研究、光抽运铯钟中解决长期工作与长期频率稳定度难题以及冷原子钟的一些设想等研究成果。关键词原子钟，原子频标，频率稳定度，频率漂移
物理 2009年5期2009-06-08