下一步，超越太阳系：冷原子钟与脉冲星导航试验卫星

今天来聊的东西离一般人生活很远，但是离梦想很近，这两样东西一样叫冷原子钟，另外一样叫脉冲星导航试验卫星。

冷原子钟已经伴随着天宫二号空间站发射，而脉冲星导航试验卫星将于接下来的11月中的某天择机发射。

空间冷原子钟是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4个组成部分。相比于之前太空运行的最高精度300万年误差1秒的热原子钟，这只冷原子钟将时间精度提升了10倍。

如果说机械表1天差不多有1秒误差，石英表10天大概有1秒误差，氢原子钟数百万年有1秒误差，那么这台冷原子钟则可以做到3000万年误差1秒。

在微重力环境下，原子团可以做超慢速匀速直线运动，基于对这种运动的精细测量可以获得较地面上更加精密的原子谱线信息，从而可获得更高精度的原子钟信号，实现在地面上无法实现的性能，这是原子钟和时间基准发展历史上的重要突破。

此外，利用激光冷却技术，原子气体被冷却至极低的温度，则极大地消除了原子热运动对原子钟性能的影响。

这个东西有什么用呢？它可以在太空中对其他卫星上的星载原子钟进行无干扰的时间信号传递和校准，从而避免大气和电离层多变状态的影响，使得基于空间冷原子钟授时的全球卫星导航系统具有更加精确和稳定的运行能力。

冷原子技术的发展也将大幅度提高了许多实验的精度，使原来不可能进行的实验成为可能。

同时，空间冷原子干涉仪可以取代空间激光干涉仪，实现在轨引力波探测。以往采用激光干涉仪探测引力波，需要两个臂，这就意味着所有的方案都必须要有3个位置，也就是需要3颗卫星。

目前中国实施空间引力波探测的“太极计划”和“天琴计划”都需要3颗卫星，而空间冷原子干涉仪只需要两颗卫星就能探测引力波，技术难度和成本都有所降低。

另外，空间冷原子钟还可以测量引力红移。

最重要的是，在开展深空导航定位方面，若是能在空间合适的位置放置高精度原子钟，就可以实现大尺度的高精度导航。而最合适的位置是太阳系中的各个拉格朗日点，因为这里不受引力的影响。若在这些点上各放置一台高精度原子钟，则至少可以在太阳系内较大范围中实现准确的定位。这一旦实现，就可以进行大尺度时空研究。

而脉冲星导航试验卫星是以太阳系质心为时空的基准点，以脉冲星发射的X射线信号为天然信标，通过测量脉冲到达时间，使航天器自主测定位置和时间等参数。

要知道，脉冲星是高速自转的中子星，是恒星核能耗尽后的一种遗骸，具有极其稳定的周期性，其稳定度比目前最稳定的氢原子钟还要高1万倍以上，是自然界中最稳定的“天文时钟”。

脉冲星导航技术不依赖于现有的导航星座系统，可大幅减少航天器对地面测控系统的依赖程度，增强系统的抗干扰和自主生存能力。

花那么多精力去说这两样东西是为什么呢？你们难道没有留意他们的共同点是什么吗？

是深空定位和导航。

按照我国科研机构的一贯尿性，是不会把钱砸在那些华而不实的东西上的，这也同时意味着一旦我们砸了，那就是下一步的坚实方向。

这些技术储备明确无误地指出了中国航天的下一步，在不远的将来，我们的足迹一定会远到今天绝大部分人想都不敢想象的地方。因为深空定位和导航，属于大天文尺度内航行才需要用到的技术。

至于那些整天嚷着要飞往月球移民火星的骗子集团，他有哪一个技术？