中国将在今年终于完成“天宫”空间站建设并投入运营时创造历史。

中国将成为唯一一个拥有自己的空间站的国家，也许是世界上唯一一个在国际空间站（ISS）在本世纪末某个时候退役后的国家。

据一位熟悉该项目的未具名科学家称，如果天宫通过计划于下周进行的技术测试，这可能是中国空间站及其航天局的另一个里程碑，它可能很快就会拥有轨道上最“精确的时钟”。

中国空间站

光学原子钟可能会改变军事和民用应用的游戏规则，因为它旨在达到五分之一秒的精度，相当于每 300 亿年失去或增加一秒邮报报道。原子钟是监测原子频率共振的钟表，通常是铯或铷原子，这使得这些时钟能够非常精确地测量时间。原子钟计算信号从一个物体传递到另一个物体所需的时间，以评估它们之间的距离。它使用原子的共振频率作为其共振器，而不是钟摆，后者通过使用钟摆和齿轮计算其共振器的“滴答声”来保持时间。它通常用于为地球上的人们提供导航服务。未来几年，中国光学原子钟还将与北斗导航卫星和地面授时服务建立计时网络，预计精度至少提高四个数量级。

中国精密光学原子钟

除了促进更快的通信和改进的导航外，光学原子钟对于维护国家安全至关重要。这可能表明“精密时钟”将具有双重用途，考虑到主要太空大国迅速将太空军事化，这是有道理的。

先进的导弹、传感器、飞机、船舶和大炮使用 GPS 卫星上的原子钟来提供纳秒级的计时精度。定位误差可能超过一米，计时误差仅为十亿分之一秒。

根据与该项目相关的科学家的说法，中国原子钟已经达到了 5 分之一秒的精度，即地面技术术语的 10-18 个不确定性。然而，该团队仍在等待一项关键测试的结果，以确定它在太空中的运行情况。

没有原子钟，卫星导航和互联网时间是不可能的

据国际授时中心网站称，地面测试于4月下旬开始。中国空间站手册和国际合作资源指出，时钟在轨道上的目标不确定性也是10-18。科罗拉多大学博尔德分校和美国国家标准与技术研究院的物理学家 Jun Ye 将这种程度的不确定性描述为“惊人的”。他声称，制造用于实验室的光学时钟与开发用于太空的更小、更轻的光学时钟非常不同。叶说，并补充说，由于难以实现微小尺寸和可靠运行，他的团队无意将时钟发送到空间站。

计时太空竞赛的时钟

现代卫星导航和互联网时间都需要原子钟。根据使用的元件和检测到的辐射，有各种各样的精密时钟。例如，锶光学钟可以估计小至 1 毫米的高度差，而氢原子钟使导航卫星能够在地面上实现米级的放置。君野制造的时钟有100,000 个锶原子 ，按照他的说法，可以为量子力学的发现铺平道路。尽管许多国家都创建了原子钟，但目前还没有一个在太空中运行。原子钟网络应该在 2021 年之前安装在国际空间站上。欧洲科学家一直在开展一个名为“太空原子钟合奏”的项目，但尚未实现这一目标。

带有空间原子钟合奏的哥伦布模块

在中国宣布光学原子钟的几个月前，美国国防高级研究计划署表示，时间同步对于“在现代战争中取得成功的任务至关重要”，并于今年 1 月启动了一项新的光学原子钟计划。

强大的光学时钟网络 (ROCkN) 是 DARPA 的一项计划，旨在开发具有低尺寸、重量和功率 (SWaP) 的光学原子钟，其计时精度和保持优于可在实验室外使用的 GPS 原子钟。然而，在天宫拥有“最精确”的光学原子钟对于中国及其与美国竞争的太空计划来说可能是革命性的。随着太空竞赛继续如火如荼，精密时钟将提升我国的深空探测能力和军事实力。

来源：机械公民