NASA为卫星开发新时钟 准确度可达十亿分之一秒

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­　　[摘要]NASA造了一个超级好的时钟，装在卫星上，它向地表发射激光，根据往返时间的变化测量山的高度。

­　　腾讯数码讯（易静）在太空，有些事发生时进展很慢很慢，有些很快很快。对于一些很慢的事件，我们用老技术计时，也就是日历和时钟。如果事情发展速度很快，日历和时钟显然派不上用场，因为一件事的发生可能只有几十亿分之一秒。

­　　NASA工程师设计ICESat-2（冰、云和陆地高程卫星2号）时就碰到了这样的问题，ICESat-2主要用来测量不同目标物的高度，比如海上浮冰、冰川、冰原、森林、云的高度。

­　　为了确保测量足够精准，NASA开发了名叫ATLAS（Advanced Topographic Laser Altimeter System）的先进仪器，它能发射6条绿光激光。激光射向地表，反弹回来，当地表的高度不同时，反弹回来花费的时间也会不同。

­　　新问题出现了。ICESat-2项目副主任汤姆·诺伊曼（Tom Neumann）解释说：“光速非常非常快，如果你想用光测量几厘米的距离，所用的时钟必须足够好。”

­　　于是NASA造了一块“足够好”的时钟，它的精准度达到十亿分之一秒。NASA研究人员对激光的少量光子重新定向，让它们射入脉冲探测器，此时时钟就会启动，它会告诉卫星，让卫星记住自己在太空中的位置。

­　　接下来，由于我们已经掌握了一些地表地形的高度信息，系统可以根据信息进行估计，计算出激光脉冲信号返回需要的时间。例如，如果激光射在喜马拉雅山脉，返回的时间会比射在荷兰短。

­　　脉冲返回之后，它会穿过一个过滤器，过滤器将多余的光子剔除，只留下那些与绿色激光匹配的光子。

­　　接下来，研究人员用超稳定振荡器测量激光返回所用的时间，超稳定振荡器是一个超小晶体，每秒摇摆1亿次。再然后，光子计数器用电子设备对时钟的摇摆进行细分，获得更精准的数据，准确度可以达到几百皮秒，一皮秒相当于百亿分之一秒。

­　　将此过程不断重复，一秒重复几百次，对同一地域进行多次测量，就可以进一步提高精准度，知道地表地形的准确高度。

­　　2018年ICESat-2就会发射升空，上面安装了ATLAS系统。

­　　来源：techradar

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