最精确的太空时钟即将发射

4月21日，美国佛罗里达州肯尼迪航天中心发射了最精确的太空时钟，配备了美国太空探索技术公司的“猎鹰9”号火箭，并建立了一个高度同步的网络，使用地球上最好的时钟。然而，这个已经准备了几十年的项目只能运行几年，然后在这十年结束后，国际空间站脱离了轨道。

太空原子钟组合(ACES)这是欧洲航天局(ESA)一项任务，当它以每小时27000公里的速度通过时，它会产生前所未有的精确时间信号，并通过激光将其传输到9个飞行控制器。此时钟网络将非常紧密地同步，并在全球范围内提供高度准确的时间记录。

ACES将能够以极高的精度检测爱因斯坦的广义相对论。这一理论认为，时间的流逝受到重力强度的影响。ACES还将协助研究暗物质、弦理论等。

一旦ACES到达国际空间站，加拿大航天局的机械臂加拿大2号将连接到ESA哥伦布实验室的外部世界，这将留在太空的真空中。

该设备包含两个时钟：一个是SHM，具有短期稳定性，这将有助于校正另一个名为PHARAO的时钟。一旦组合起来，这两个时钟将非常准确，偏差在3亿年内不到一秒钟-比较 GPS卫星上的时钟精确度是10倍。

PHARAO基本上是基于一个原子钟，在法国巴黎占据了整个房间。要使其微型化，使其体积小于一立方米，并承受火箭发射和太空生活的严峻考验并不容易。

为了产生准确的时钟信号，PHARAO喷洒了一个接近绝对零度的钛原子喷泉，该喷泉与微波场相互作用。在地球上，这需要一个高达3米的设备，但在微重力环境中，这些原子可以喷洒成一个缓慢而小的喷泉，从而大大减少了设备的数量。

ESA的Simon Weinberg表示，该设备非常敏感，因此仅在其周围放置一把茶匙就会产生足够的磁场来破坏时钟的精度。“我们在这里尝试的测量精度比千万亿分之一秒高。”Weinberg说，“因此，这绝对是一项具有挑战性的工作。”

ACES的概念可以追溯到20世纪90年代。它最初计划在2011年退役的航天飞机上发射。一旦进入太空，第一个信号需要一年半的时间才能返回地面时钟——设备调试大约需要六个月，然后需要一年的测试来隔离噪音并从时钟信号中清除噪音。

未来，ACES将运行到2030年，国际空间站将故意撞击地球大气层并烧毁。当时，一种新型的超精确记时设备，称为光学钟，可能会淘汰地球上使用的原子钟，尽管它可能不够小或足够坚固，无法在太空中使用。

Weinberg说，在某个时候，ESA 我们将寻找新一代ACES来取代国际空间站上丢失的设备。“要做到这一点，我们还有很长的路要走。我们必须收集支持意见和资金，以确保这一目标的实现。”