太空“夢(mèng)工廠”

朱國順

11月1日4時(shí)27分，從海南文昌發(fā)射場(chǎng)搭乘長(zhǎng)征五號(hào)B升空13小時(shí)后，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙成功對(duì)接，中國空間站天和、問天、夢(mèng)天三艙基本構(gòu)型就此全面建成，即將進(jìn)入全功能運(yùn)行狀態(tài)。

以夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的到來為標(biāo)志，中國的太空“夢(mèng)工廠”正式開工！

衛(wèi)星讓人類與太空建立聯(lián)系，飛船讓人類感知太空，如果要在太空長(zhǎng)時(shí)間工作實(shí)驗(yàn)，就需要更加寬敞可長(zhǎng)期生活工作的多功能空間站。在中國載人航天起步30年之后的2022年，中國首次在太空建成了長(zhǎng)期有人駐守的“天宮”空間站，這既是中國航天事業(yè)的偉大成就，更讓中國人在太空擁有了最先進(jìn)的“夢(mèng)工廠”。

中國空間站將建設(shè)成為水平先進(jìn)的國家太空實(shí)驗(yàn)室。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，最新上天的夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙上匯聚了一大批國際領(lǐng)先裝備，搭載了8個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，包括超冷原子物理實(shí)驗(yàn)柜、高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)柜、高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜等，是一座名副其實(shí)的太空硬核科技“夢(mèng)工廠”。

“T”形“夢(mèng)工廠”三個(gè)艙段中，天和核心艙是中樞和生活區(qū)，問天、夢(mèng)天兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，主要開展各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)工作。問天艙主要研究細(xì)胞、動(dòng)植物等生命科學(xué)，兼顧人員出入、生活；夢(mèng)天艙主要研究材料、原子等微重力科學(xué)，兼顧貨物進(jìn)出運(yùn)輸。因?yàn)檫\(yùn)貨的需求比較多，夢(mèng)天艙做成艙中艙結(jié)構(gòu)，有一個(gè)托運(yùn)貨物進(jìn)出艙的“電梯”，航天員出艙工作不用隨身攜帶貨物，可以讓“電梯”來搬運(yùn)。

夢(mèng)天艙上天后，帶有一套特殊重要設(shè)備：世界第一套空間冷原子鐘。

我們常常感嘆，時(shí)間都去哪兒了？但是，我們有沒有想過，時(shí)間在哪兒呢？

時(shí)間決定著世間萬物的長(zhǎng)度，但是我們看不見也摸不著時(shí)間。人類嘗試用沙漏來衡量時(shí)間，用鐘表刻度來標(biāo)注時(shí)間，但不能不說，這其實(shí)是不夠準(zhǔn)確的。沙粒大小不同、位于海拔高度不同，會(huì)影響精度；鐘表機(jī)械磨損、是否足夠潤滑，會(huì)影響精度。機(jī)械表通常每天的誤差就有1秒。

衡量時(shí)間最準(zhǔn)確的是什么呢？原子鐘。

世間萬物皆由原子構(gòu)成，原子的基本結(jié)構(gòu)由一個(gè)原子核加若干電子組成。原子有一個(gè)特性，如果外界有能量作用于原子，電子會(huì)在一定范圍內(nèi)來回運(yùn)動(dòng)，向外遠(yuǎn)離原子核的過程吸收能量，向內(nèi)回來的過程釋放能量，學(xué)術(shù)上把它叫做能量躍遷。如果外界能量恒定，來回波動(dòng)的節(jié)奏是固定的。

那么，一個(gè)實(shí)用性的測(cè)量方法就誕生了：如果找到一種波動(dòng)穩(wěn)定準(zhǔn)確的原子，給以恒定的能量，不就可以準(zhǔn)確衡量時(shí)間嗎？是的，這就是原子鐘的原理，迄今最準(zhǔn)確的時(shí)間測(cè)量方法。銫、銣、氫是目前可信的波動(dòng)特別穩(wěn)定的原子，常用的銫原子鐘，每震蕩波動(dòng)9192631770次的時(shí)間，標(biāo)定為1秒鐘。通常原子鐘精度每10萬年誤差不超過1秒，最高可以達(dá)到2000萬年誤差不超過1秒。

在太空設(shè)置原子鐘的好處在于，它盡最大可能排除了地球引力、溫度等對(duì)電子波動(dòng)的干擾，確保精準(zhǔn)。

在夢(mèng)天艙，搭載了氫鐘、冷原子銣鐘、冷原子光鐘。冷原子鐘是原子鐘的一種，它用激光定住原子，讓它近似處于絕對(duì)零度也就是-273.15攝氏度，以盡可能消除原子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的干擾，測(cè)量更精準(zhǔn)。這三組原子鐘啟用后，將成為世界第一套空間冷原子鐘組，意味著中國在“天宮”建立了一套異常精準(zhǔn)的計(jì)時(shí)系統(tǒng)，實(shí)際上很可能是世界最精準(zhǔn)的計(jì)時(shí)系統(tǒng)。

精準(zhǔn)的時(shí)間對(duì)于人類來說，實(shí)在是太重要了。它不僅能準(zhǔn)確衡量萬物，更能更好探索宇宙。在以光年為計(jì)量單位的茫茫宇宙間，一秒鐘就是30萬公里，差之毫秒，失之千里。宇宙巡航、引力波探測(cè)、暗物質(zhì)搜尋，屬于中國的世界第一套空間冷原子鐘，都將大放光彩。

從1992年9月21日中國載人航天工程起步，歷經(jīng)星辰大海跋涉，在30年后的2022年，如愿建成了中國太空“夢(mèng)工廠”。

這是一代人的奮斗，這是無數(shù)人的奮斗。