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仪表网 研发快讯】1月11号，National Science Review(简称 NSR)杂志以advance article 的形式发表了精密测量院詹明生研究团队题为“Realization of cold atom gyroscope in space”的研究工作。NSR配文介绍：这项工作首次展示了利用中国空间站原子干涉仪实现的在轨冷原子陀螺仪，标志着空间量子惯性传感时代的诞生。
2024年12月30日，在中国空间站全面建成两周年之际，中国载人航天工程办公室向全社会发布了《中国空间站科学研究与应用进展报告(2024)》，系统梳理和总结了空间站应用任务实施进展，遴选出 34 项代表性研究成果与阶段性进展，空间冷原子干涉陀螺技术研究成果位列其中。
詹明生研究团队利用自主研制的空间冷原子干涉仪在天和核心舱内开展了悬浮(图1所示)、原子冷却、原子干涉、惯性量测量等系列实验研究，攻克了最优角度补偿、在轨转角自标定等关键技术，在国际上首次实现了空间微重力条件下基于原子干涉的量子惯性传感转动测量。
面向高精度空间量子惯性传感技术应用和科学实验需求，团队正高级工程师陈曦组织队伍研发了空间双组分铷同位素冷原子干涉仪实验装置(图 2(a) 所示)，相关研制和地面测试成果发表在《npj Microgravity》上。该装置于2022年11月12日搭载天舟五号货运飞船进入中国空间站，随后安装在中国空间站天和核心舱高微重力科学实验柜内。
在后续开展的在轨铷同位素的原子冷却实验中，冷原子温度低于6 μK，原子数目大于2×108；开展的在轨冷原子剪切干涉实验中，最长干涉时间达到 200 ms。利用原子剪切干涉技术，开展了在轨的惯性量测量研究，提出的最优转角比例方法消除了冷原子团分布导致的干涉条纹退相，提出并实现了基于原子剪切干涉的摆镜角度自标定，评估了影响剪切干涉条纹周期的各项系统误差，最终在国际上首次实现了空间微重力条件下的冷原子干涉陀螺，转动测量不确定度优于3.0×10-5 rad/s。同时也实现了在轨的冷原子干涉加速度计，加速度测量分辨率优于1.1×10-6 m/s2 (图 2(b) 所示)。
空间冷原子干涉仪在轨实物图(a)及相关惯性量实验测量结果(b)
将来，空间量子惯性传感技术有望应用于引力波探测、暗物质探索、等效原理检验、参考系拖曳效应验证、重力卫星、重力梯度卫星等各项空间科学和应用任务。
该工作得到了中国空间站工程空间应用系统科学实验项目、科技创新2030“量子通信与量子计算机”重大项目、湖北省科技重大项目等的资助。
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