劉亮，中國(guó)科學(xué)院量子光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任,，研究員,，博士生導(dǎo)師。他是天宮二號(hào)空間冷原子鐘有效載荷的主任設(shè)計(jì)師,，領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過十余年艱苦鉆研,，完成了空間冷原子鐘研制，隨天宮二號(hào)發(fā)射升空并完成在軌運(yùn)行,?？臻g冷原子鐘的在軌測(cè)試成功獲得了國(guó)際上廣泛關(guān)注。  

8月26日,，第二屆中國(guó)空間科學(xué)大會(huì)在山西省太原市開幕,，劉亮研究員榮獲第二屆中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)科學(xué)獎(jiǎng)?！皠⒘镣臼状卧诳臻g軌道上實(shí)現(xiàn)了激光冷卻和冷原子鐘運(yùn)行,，在空間冷原子鐘及空間超冷原子物理領(lǐng)域作出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)，為基于冷原子的量子傳感在空間的應(yīng)用鋪平了道路,?！薄殡S著主持人誦讀的獲獎(jiǎng)詞，這位年近花甲的科學(xué)家不禁熱淚盈眶……他步伐堅(jiān)定地走上領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái),。  

獎(jiǎng)臺(tái)近在眼前，但這條成功之路,，他卻走了十余年之久,。  

以夢(mèng)為馬 不負(fù)韶華  

劉亮在少年時(shí)期就表現(xiàn)出對(duì)科學(xué)的熱愛。他的童年頗有幾分傳奇色彩,。小時(shí)候家里沒有人帶他,，父母就把他帶到學(xué)校，跟著他們教書的班級(jí)隨堂聽課,。有一次考試,，老師也發(fā)給4歲的劉亮一張?jiān)嚲恚粶y(cè)不知道，年齡小3歲的劉亮考試考了全班第一,，于是老師就讓他正式加入學(xué)籍并隨班一起升入小學(xué),。一路走來，他15歲就上了大學(xué),，并把物理學(xué)研究當(dāng)作一生的追求,。19歲讀碩士，師從中國(guó)量子光學(xué)專家王育竹院士,。此后,，他出國(guó)深造，在美國(guó)獲得博士學(xué)位,。  

2005年底,，在上海光機(jī)所和王育竹院士的極力引薦下，劉亮回到曾經(jīng)求學(xué)和工作的地方——中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所量子光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,。  

2007年,，在空間冷原子鐘分系統(tǒng)首席科學(xué)家、中科院院士王育竹的指導(dǎo)下,，劉亮領(lǐng)導(dǎo)的空間冷原子鐘團(tuán)隊(duì)成立,，開啟了跨越兩代人、長(zhǎng)達(dá)十余年的攻關(guān),。  

2010年,，劉亮他們團(tuán)隊(duì)接到任務(wù)，國(guó)家要求他們把冷原子鐘實(shí)驗(yàn)搬到天上去,。上天的項(xiàng)目,，不論是原理、樣機(jī),，還是初樣,、正樣，都有著嚴(yán)格的時(shí)間節(jié)點(diǎn),，更何況他們要做的,，是將一臺(tái)3000萬年誤差不到1秒的精密儀器放到復(fù)雜的空間環(huán)境里穩(wěn)定運(yùn)行?！耙丛趯?shí)驗(yàn)室,，要么在出差的路上?！眲⒘吝@樣形容原子鐘的研制過程,。從2010年10月接到任務(wù)，到2016年交出正樣件,，這5年是不堪回首的5年,。劉亮說，他現(xiàn)在也不大愿意去回憶那時(shí)候的情景，因?yàn)樗麄兠刻於际菑脑绲酵碓趯?shí)驗(yàn)室里面,，沒有白天,，沒有黑夜，也不知道外面四季的變化,。直到正樣交付之后,，劉亮才規(guī)定團(tuán)隊(duì)成員以后加班時(shí)間不能再超過晚上11點(diǎn)。  

經(jīng)過近10年的艱苦努力,，中國(guó)第一臺(tái)空間冷原子鐘正樣產(chǎn)品研制成功,，在光、機(jī),、電,、熱、軟件等方面通過了中國(guó)載人航天工程各類環(huán)模測(cè)試的檢驗(yàn),，達(dá)到了滿足火箭發(fā)射和空間在軌正常運(yùn)行的要求,。  

夢(mèng)想成真 遨游太空  

2016年9月15日，在酒泉發(fā)射中心,，首臺(tái)冷原子鐘正樣產(chǎn)品“搭乘”天宮二號(hào)飛往浩渺太空,。“我們對(duì)它滿懷著期望,，同時(shí)也非常不舍,。因?yàn)檎麄€(gè)團(tuán)隊(duì)10年的心血就在這臺(tái)鐘上，而它以后是再也不會(huì)回來的,?！眲⒘琳f，發(fā)射的那晚,，他們還非常焦急,。“因?yàn)榘l(fā)射成功,，只代表火箭發(fā)射成功,，我們做了這么多年的工作，為的就是讓這臺(tái)鐘扛過火箭發(fā)射時(shí)的巨大震動(dòng),，扛過所有環(huán)境變化帶來的影響,。”  

在實(shí)驗(yàn)室里的時(shí)候,，團(tuán)隊(duì)的成員們連大聲說話都不敢?？人砸宦?，原子跑掉了；外面汽車經(jīng)過一下，原子跑掉了,；隔壁房間的電子儀器一打開,，原子跑掉了……他們做了很多工作去解決這一問題。直到天宮二號(hào)發(fā)射成功后的第三天,，收到了第一條來自太空的原子譜線,，大家的心才放下來。  

空間冷原子鐘被放置在天宮二號(hào)的密封艙中,，而在距離該飛行器近400公里的地面,，劉亮的團(tuán)隊(duì)無時(shí)無刻不在為這臺(tái)鐘忙碌著?！安皇钦f冷原子鐘做好了放到太空一通電就可以直接使用了,，而是需要每天做海量繁復(fù)的工作?！眲⒘琳f,，“激光要調(diào)到準(zhǔn)確位置，才能把原子冷卻下來抓住,，再用激光把它推出去,，然后還需要在合適的時(shí)間之內(nèi)打開微波，在合適的時(shí)間關(guān)掉微波,；在合適的時(shí)間打開激光,，在合適的時(shí)間返回信號(hào)……這一切都需要不斷調(diào)整?！?nbsp; 

2019年7月19日,，天宮二號(hào)實(shí)驗(yàn)室受控離軌并再入大氣層，少量殘骸落入南太平洋預(yù)定安全海域,。劉亮說：“我們?cè)?月1日之前剛完成一輪實(shí)驗(yàn),，正準(zhǔn)備下一輪實(shí)驗(yàn)的時(shí)候接到通知天宮二號(hào)要主動(dòng)離軌，雖然我們?cè)缬袦?zhǔn)備但沒想到來得這么快,，不禁感到一絲惆悵,，多想一直做下去。我們堅(jiān)持到最后一刻,，數(shù)據(jù)顯示,，冷鐘一切正常，然后就沒有然后了,。好在我們有空間站,，我們一定會(huì)在空間站再創(chuàng)輝煌?！?nbsp; 

精益求精 永不止步  

在人類文明進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中,，人類活動(dòng)所帶來的社會(huì)需求與時(shí)間測(cè)量的精度是密不可分的,。劉亮介紹，如果說機(jī)械表1天差不多有1秒誤差,，石英表10天大概有1秒誤差,，氫原子鐘數(shù)百萬年有1秒誤差，那么冷原子鐘則可以做到3000萬年到3億年誤差1秒,。  

這只鐘為什么會(huì)走得那么準(zhǔn),？一言以蔽之，秘訣在于“高,、冷”二字：一方面得益于太空中“天宮二號(hào)”的“微重力”環(huán)境,，另一方面則因?yàn)槠渥陨淼摹袄洹薄⒘两榻B,，在微重力環(huán)境下,，原子團(tuán)可以做超慢速勻速直線運(yùn)動(dòng)，基于對(duì)這種運(yùn)動(dòng)的精細(xì)測(cè)量可以獲得較地面上更加精密的原子譜線信息,，從而可以獲得更高精度的原子鐘信號(hào),，實(shí)現(xiàn)在地面上無法實(shí)現(xiàn)的性能，這是原子鐘和時(shí)間基準(zhǔn)發(fā)展歷史上的一次重要突破,。  

“我們的終極目標(biāo)是制造出在整個(gè)宇宙的生命周期內(nèi)永遠(yuǎn)不會(huì)走偏一秒的時(shí)鐘,。”劉亮說,。  

為什么科學(xué)家們執(zhí)著于時(shí)間精度,？曾有學(xué)者舉過這樣的例子：當(dāng)計(jì)時(shí)誤差在100納秒量級(jí)時(shí)（一天的計(jì)時(shí)誤差超過千分之一秒），通信網(wǎng)絡(luò),、交通,、金融系統(tǒng)、安全,、電網(wǎng)發(fā)電等,，就會(huì)陷入混亂；而導(dǎo)航衛(wèi)星等對(duì)計(jì)時(shí)精度有更高的要求,，如果誤差超過10^-14（一天的計(jì)時(shí)誤差超過十億分之一秒）,，將會(huì)對(duì)導(dǎo)彈精密打擊等高精準(zhǔn)度導(dǎo)航定位產(chǎn)生不可接受的偏離。這是劉亮團(tuán)隊(duì)探索高精度空間原子鐘的重要原因,。天宮二號(hào)升空之前,，他們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)3000萬年誤差1秒。但當(dāng)這臺(tái)冷原子鐘在天上運(yùn)行了34個(gè)月之后,，最終做到了4200萬年誤差1秒,。  

劉亮說：“航天事業(yè)是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，我們首先發(fā)展了進(jìn)入空間的能力,，隨后發(fā)展了空間應(yīng)用的能力,，在國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力壯大之后,，開始發(fā)展載人航天的能力?，F(xiàn)在我們正在發(fā)展深空探測(cè)的能力,。天宮二號(hào)是所有實(shí)驗(yàn)的第一步，未來空間站上還會(huì)做更多科學(xué)實(shí)驗(yàn),?！?/p>

科學(xué)導(dǎo)報(bào)見習(xí)記者 隋萌