表格1几种原子钟参数的比较
原子钟
限制
作用时间(s)
Δν (Hz)
Accuracy
束型钟
热运动与原子束速度
10-2– 10-1
101- 102
10-14 -10-15
喷泉钟
引力
1
1
10-15 -10-16
空间冷原子钟
冷原子扩散
101
10-1
1×10-16((预期)
原子钟
限制
作用时间(s)
Δν (Hz)
Accuracy
束型钟
热运动与原子束速度
10-2– 10-1
101- 102
10-14 -10-15
喷泉钟
引力
1
1
10-15 -10-16
空间冷原子钟
冷原子扩散
101
10-1
1×10-16((预期)
原子钟
限制
作用时间(s)
Δν (Hz)
Accuracy
束型钟
热运动与原子束速度
10-2– 10-1
101- 102
10-14 -10-15
喷泉钟
引力
1
1
10-15 -10-16
空间冷原子钟
冷原子扩散
101
10-1
1×10-16((预期)
从需求的角度看 ， 空间科学项目也非常渴望高精度原子钟 ， 我们知道所有关于爱因斯坦的研究都是高大上的东西 ， 而爱因斯坦最大的贡献就是把原本独立的空间、时间和物质搅和起来 ， 因此与之有关的高大上可以几乎都需要高精度原子钟 ， 从应用的角度 ， 目前全球卫星定位系统GNSS也是基于高精度原子钟 ， 前面已经谈到 ， GNSS要告诉我们“现在何时 ， 我在何地”的问题 ， 我们首先就需要把导航卫星的这两个问题讲清楚 ， 也就是用更高精度的原子钟为导航卫星进行定位和时钟同步 。在参考文献中 ， 曾经将了ISS空间冷原子钟的4个科学目标[6]：
1. “To set up the PHARAO clock on theInternational Space Station, and to study its performance in space.(在ISS建立PHARAO钟 ， 研究它在空间的运作)
2. Together with a hydrogen maser,to establish a time scale which can be compared with terrestrial clocks to anaccuracy of 10-16–which would be an enormous improvement over the present levelof synchronization that is possible using GPS (Global Positioning System)clocks. Thus an ultra-high performance global time synchronization systemshould be realized, which will make possible new navigation and positioningapplications. (与一台氢钟一起在空间建立可与地面钟媲美的10-16 的时间尺度 ， 这将大大提高GPS钟的同步精度 ， 从而建立超高精度的全球时钟同步系统 ， 并将其应用于更高精度的导航和定位)
3. To perform tests of theGravitational Red Shift (with an improvement of more than a factor ten overpresent tests) and to search for a time-dependence of the fine structureconstant α to a relative precision level of 10-16 per year. This will beaccomplished by comparison between the ACES clocks and ground clocks of varioustypes such as rubidium fountains and optical clocks. (（以比过去的实验提高一个数量级以上的精度）验证引力红移 ， 将精细结构常数随时间变化的探测精度提高到10-16每年 。这些实验需要ACES的原子钟与地面的各种钟 ， 包括喷泉钟、光钟相配合)
4. To search for an anisotropy ofspeed of light by analysing the propagation of microwaves in differentdirections when ACES clocks are compared with ground clocks.(当ACES的原子钟与地面钟比较时 ， 通过分析不同方向微波的传递 ， 检测光速的各项异性)”
上述几点给出空间钟有明确而重要的应用价值 。至于平台 ， 对于欧美科学家而言 ， ＩＳＳ为科学实验提供了现成的平台 。在上述３个前提下 ， 国际上很早就开展了空间冷原子的研制 ， 主要还是巴黎天文台 。我们２０１０年去那里参观的时候 ， Ｇ．Ｓａｎｔａｒｅｌｌｉ曾经问过我们：“你们了解的最早空间钟发射是哪年？”我们告诉他 ， 我们读到的文献显示最早是２００３年[3] ， 他说他去那会儿 ， 别人告诉他是１９９７年 。现在是２０１６年 ， 还没有发射 ， 新的预期是２０１７年 。

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