Гигантские импульсы пульсаров для синхронизации эталонов времени

ГИГАНТСКИЕ ИМПУЛЬСЫ ПУЛЬСАРОВ ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ ЭТАЛОНОВ ВРЕМЕНИ Ю.П. Илясов, В.И. Кондратьев, В.В. Орешко , М.В. Попов , В.А. Согласнов Обсуждается возможность высокоточного сличения часов, разнесенных на большие расстояния, с помощью гигантских импульсов пульсаров. В состав аппаратуры входят: радиотелескоп сравнительно небольшого размера и цифровой широкополосный регистратор. Рассматриваются основные источники погрешностей синхронизации разнесенных часов. Предлагается использовать гигантские импульсы для фиксации моментов в шкале Пульсарного времени. Сессия АКЦ ФИАН 08.02. 2007 ПУЩИНО

МЕТОДЫ СЛИЧЕНИЯ РАЗНЕСЕННЫХ ЧАСОВ 1) Г.Н.Палий, Е.В. Артемьева Синхронизация высокоточных мер времени и частоты. М. «Издат. .Стандартов» 1976,с.168 2) C.Audoin, B.Guinot. “Les Fondements de la Mesure du Temps” Paris, Masson. 1998 (перевод «Измерение времени.» М. Техносфера 2002, с.399) МЕТОД СЛИЧЕНИЯ РАССТОЯНИЕ км ПОГРЕШНОСТЬ нс РАДИОЛОКАЦИЯ МЕТЕОРНЫХ СЛЕДОВ 1) 500 1500 500 1000 ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ КАНАЛЫ 1) 50 200 100 500 ВОЗИМЫЕ КВАНТОВЫЕ ЧАСЫ 2) 1000 16000 10 50 НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (LORAN-C) 2) 1000 2000 500 1000 СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ GPS, ГЛОНАСС 2) 100 12000 1 10 МЕЖКОНТИНЕНТАЛЬНЫЕ РСДБ – СИСТЕМЫ 2) 100 12000 0,01 0,1 ПУЛЬСАРЫ – ГИГАНТСКИЕ ИМПУЛЬСЫ 100 12000 0,1 2

Авторы: Ильин В.Г. Илясов Ю.П. Кузьмин А.Д. Смирнова Т.В. . АС выдано 08.04.1991г. (приоритет от 04.07.1988г.) «УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ ШКАЛ ВРЕМЕНИ ПО СИГНАЛАМ ПУЛЬСАРА» Федоров Ю.А.

t = TЗВ – α – часовой угол пульсара на «среднем» меридиане α, δ – координаты пульсара D,ψ - длина базы и угол ее наклона к плоскости экватора d= τ C 1 2 ионосфера тропосфера T2 = T1 - τ d = τ C = D cosψ cosδ sint + D sinψ sinδ

СЛИЧЕНИЕ ЧАСОВ В КАЛЯЗИНЕ И КАШИМЕ PSR КАШИМА Гринвич. Звездное. Время GST час КАЛЯЗИН Гринвич. Звездное. Время GST час ИНТЕРВАЛ НАБЛЮДЕНИЙ GST час ПРОДОЛЖ. СЕАНСА час ВОСХ ЗАХОД ВОСХ ЗАХОД НАЧАЛО КОНЕЦ В0531+21 10,25 19,50 23,59 16,46 10,25 16,46 6ч 12 мин В1937+21 0,37 9,62 13,7 6,56 0,37 6,56 6ч 12 мин Пункт Вост. Долгота Сев. Широта БАЗА км КАЛЯЗИН 37 гр 54 мин 57 гр 13 мин 7015 км КАШИМА 140 гр 40 мин 35 гр 57 мин PSR α B1950 δB1950.0 В0531+21 05: 31: 31.405 +21: 58: 54.39 В1937+21 19: 37: 28.74368 +21: 28: 01.3510

КАЛЯЗИН КАШИМА РТ – 64 РТ- 34

КАЛЯЗИНСКИЙ ПУЛЬСАРНЫЙ КОМПЛЕКС ПРАО ФИАН С РЕГИСТРАТОРОМ К -5

РСДБ комплекс К-5 для регистрации ГИ пульсаров (временно в Калязине видео-конвертер К-4 - полоса 64 МГц) Число каналов по входу ПЧ 4 Диапазон частот по входу ПЧ (МГц) 100 - 500 Число каналов по выходу конвертера видеосигнала 16 Полоса частот в канале (МГц) 8 (К-4 2; 4) Время записи на HDD 250 Гбайт 8,5 ч

* Kondo, T., Y. Koyama, J. Nakajima, M. Sekido, and H. Osaki, Internet VLBI System Based on the PC-VSSP (IP-VLBI) Board, IVS Symposium in Korea New Technology in VLBI, 5 Nov.2002. БЛОК РЕГИСТРАТОРА IP-VLBI K-5 (NICT, Japan) (4 канала по 8 МГц на канал) Число входных каналов 1 или 4 Частота дискретизации в канале 40 кГц - 16 МГц Число уровней квантования 1; 2; 4; 8 бит Максимальный поток данных 64 Мб/с Синхронизация 1 Гц; 10 МГц Запись данных HDD или TCP/IP

ПЛАТА БЛОКА K-5 VLBI (1/4 канала – 8 МГц/канал) (NICT, Japan)

IP – VLBI K-5 – регистратор в Калязине (в настоящее время полоса 64 МГц)

НОВЫЙ РСДБ - комплекс в Калязине на основе К-5 IP- VLBI и видео-конвертера К- 4 (полоса 64 МГц)

ГИГАНТСКИЙ ИМПУЛЬС ПУЛЬСАРА В0531+21 (“Краб”) (Калязин, частоты 1400 и 2200 МГц) 1400 МГц 2200 МГц

ГИ пульсара В0531+21 («Краб»). Одновременная регистрация в Калязине (Россия) и Алгонкуин Парк (Канада) на 2,2 ГГц.

Кросс-корелляция ГИ пульсара В0531+21 («Краб»). Одновременная регистрация в Калязине (Россия) и Алгонкуин Парк (Канада) на 2,2 ГГц | K| Re K Im K

ЧАСТОТА ПОЯВЛЕНИЯ ГИ и ПИКОВЫЕ ПОТОКИ B0531+21 (по результатам мониторинга в КРАО) ЧАСТОТА ГГц Spic Jy N (за час) 0,6 > (0,3 - 1,0)106 6 - 7 4,85 > 104 2 - 3

UTC-UTC(K) 28.07.2006 140нс - 140нс VNIIFTRI PTB NRC NICT NIST 0 40 -40

РАДИОТЕЛЕСКОП РТ-16 (ТНА-16) ОКБ МЭИ Диаметр рефлектора - 16 м Вторичное зеркало - 1,0 м (система Кассегрена) Минимальная раб. Волна -2 см КИП - 0,60 Шумовая температура – 20К Погрешн. наведения -30уг.сек Скорость переустановки (макс) 20гр/мин Отношение С\Ш - N = 400 Поток ГИ 1 МЯн Полоса 128 МГц Постоянная времени 0,1нс

ОЦЕНКИ ПОГРЕШНОСТИ СЛИЧЕНИЯ ЧАСОВ (БАЗА 10 000 км) КООРДИНАТЫ РЕПЕРНОГО ПУЛЬСАРА – 0,001 уг.сек - 0,16 нс КООРДИНАТЫ ПУНКТОВ СЛИЧЕНИЯ - 1 см - 0,03нс КООРДИНАТЫ ПОЛЮСА ЗЕМЛИ - 1 см - 0,03 нс МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ ПОГРЕШНОСТЬ (1/N) 0,1 Нс - 0,1нс ПОГРЕШНОСТЬ ЗАДЕРЖКИ НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ: В ИОНОСФЕРЕ - 0,15 нс В ТРОПОСФЕРЕ - 0,15 нс СУММАРНАЯ ПОГРЕШНОСТЬ: Δt = (16^2 + 3^2 +3^2 + 10^2 +15^2 +15^2 )½ 10^- 2= 0,3 нс

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ГИ реперных пульсаров могут обеспечить сличения часов на межконтинентальных базах с погрешностью 0,5 -1нс. Радиотелескоп средних размеров с оборудованием для сличения часов может быть установлен непосредственно у эталонов времени. Методы сличения с использованием ГИ могут быть распространены на определение Всемирного времени UT1. Координаты реперных пульсаров, излучающих ГИ и используемых для сличения часов, должны быть известны на уровне 0.001 уг.сек. Можно рассчитывать на 5 -10 сеансов сличения часов в сутки с использованием пульсара В0531+21 на пунктах с базовыми расстояниями порядка 10 000 км. ГИ пульсаров могут быть использованы как реперные моменты при формировании Пульсарной шкалы времени и распространении этой шкалы пользователям. Сличение часов по ГИ в «Интернет - режиме» проводится в режиме реального времени ( в отличие от РСДБ – технологий) без использования спецкорреляторов. Точность сличения часов по ГИ сопоставима с ГЛОНАСС и GPS и несколько уступает РСДБ-методам на межконтинентальных базах. ГИ «возвращает» астрономические методы в прецизионные службы времени. ГК_Межд.2005. Гр.РФФИ 04-02-16384; 06-02-16816

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ !

Millisecond Reference Pulsars for the Sky Allocation