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精密測(cè)量院研發(fā)空間冷原子干涉儀成功抵達(dá)中國空間站
北京時(shí)間2022年11月12日10時(shí)03分，精密測(cè)量院詹明生研究團(tuán)隊(duì)研制的空間冷原子干涉儀搭載天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船成功發(fā)射升空，兩個(gè)多小時(shí)后成功抵達(dá)中國空間站。空間冷原子干涉儀未來將在宇航員協(xié)助下在空間站天和核心艙高微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜內(nèi)開展為期一年的空間基礎(chǔ)物理科學(xué)實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)將在國際上首次在空間利用激光冷卻的雙組份銣同位素原子，進(jìn)行愛因斯坦弱等效原理檢驗(yàn)，即太空中的原子比薩斜塔實(shí)驗(yàn)。與地球表面的同類實(shí)驗(yàn)相比，空間站微重力環(huán)境中原子的自由落體時(shí)間趨近于無限長，因而可以大大提高實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)精度。
天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)
該載荷儀器由超高真空物理系統(tǒng)、窄線寬穩(wěn)頻激光及多路分光光學(xué)系統(tǒng)、微波高壓溫控伺服電路系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)及主控和應(yīng)用軟件等構(gòu)成。其復(fù)雜程度不亞于地面一個(gè)十米噴泉式雙組份原子干涉儀，并且外加了遙測(cè)遙控。而尺寸僅為460mm×330mm×260mm，重量不超過35公斤，功耗小于70瓦。在主管設(shè)計(jì)師陳曦高級(jí)工程師的帶領(lǐng)下，研究團(tuán)隊(duì)在不到兩年的時(shí)間內(nèi)，度過許多個(gè)不眠之夜，走完從原理樣機(jī)到工程樣機(jī)再到飛行正樣三個(gè)階段研制歷程。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)干涉儀進(jìn)行了深度優(yōu)化和集成設(shè)計(jì)，突破了雙組份冷原子干涉儀多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，攻克了熒光成像技術(shù)、光學(xué)系統(tǒng)在環(huán)境溫度變化時(shí)的輸出穩(wěn)定性等多項(xiàng)難題，成功地在地面測(cè)試中制備出了足夠多原子數(shù)量的低溫雙組分冷原子團(tuán)，實(shí)現(xiàn)了雙拉曼原子干涉。2022年09月17日，空間冷原子干涉儀在中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心順利通過驗(yàn)收。
空間冷原子干涉儀
空間冷原子干涉儀也是一種高精度的加速度與轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)量儀器，是下一代高精度慣性傳感器的重要候選者。國際上多個(gè)國家規(guī)劃了基于高精度空間冷原子干涉儀的科學(xué)計(jì)劃，我國空間科學(xué)中長期發(fā)展規(guī)劃中也將原子干涉儀列入重要組成部分，未來在空間的潛在應(yīng)用包括全球重力場(chǎng)測(cè)繪、引力波探測(cè)、暗物質(zhì)探索等。這次空間冷原子干涉儀進(jìn)入空間站，是我國在該領(lǐng)域先行一步的標(biāo)志，為做出引領(lǐng)性貢獻(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。