Технический центр ESA в Нидерландах начал использовать часы на основе пульсара. Система «PulChron» измеряет время, используя радиоимпульсы миллисекундной частоты от нескольких быстро вращающихся нейтронных звёзд.
Эта система, основанная на пульсарах, работает с конца ноября и размещена в отделе синхронизации «Galileo» и подтверждения геодезических данных в подразделении ESA ESTEC, в Нордвейке, в Нидерландах, и её поддерживают пять радиотелескопов, установленных на территории Европы.
Нейтронные звёзды являются самой плотной формой наблюдаемой материи в космосе, образованной из коллапсирующего ядра взрывающихся звёзд. Крошечные в космическом отношении, диаметром около десятка километров, они превосходят по массе наше Солнце.
Пульсар — это быстро вращающаяся нейтронная звезда с сильным магнитным полем, которая испускает излучение из своего полюса. Из-за экстремальной плотности пульсаров их вращение очень устойчиво, поэтому пульсары, видимые с Земли, излучают очень регулярные радиовсплески – настолько, что в 1967 году их первооткрыватель Джоселин Белл Бернелл (Jocelyn Bell Burnell) первоначально посчитала, что они имеют отношение к «маленьким зелёным человечкам».
«Цель «PulChron» — продемонстрировать эффективность измерения времени на основе вращения пульсара для вычисления и мониторинга времени спутниковой навигации в целом и системного времени «Galileo» в частности», — объясняет инженер по системам навигации Стефано Бинда (Stefano Binda), курирующий проект «PulChron». — Точность измерения времени на основе пульсара, как правило, меньше, чем у атомных или оптических часов в краткосрочной перспективе, но она может оказаться конкурентоспособной, если говорить о нескольких десятках лет, о периодах, превышающих сроки службы любых атомных часов.
Кроме того, измерение времени по пульсару не зависит от используемой технологии атомных часов — оно основано не на смене атомных энергетических состояний, а на вращении нейтронных звёзд».
«PulChron» получает данные измерений пульсаров с пяти 100-метровых радиотелескопов, составляющих европейский Pulsar Timing Array — это радиотелескоп Westerbork Synthesis в Нидерландах, радиотелескоп Effelsberg в Германии, телескоп Lovell в Великобритании, радиотелескоп Nancay во Франции и радиотелескоп Sardinia в Италии.
Этот международный проект наблюдает 18 высокоточных пульсаров в небе Европы, чтобы выявлять любые временные аномалии, потенциальные свидетельства гравитационных волн — возмущений ткани пространства-времени, вызванных мощными космическими событиями.
«PulChron» использует измерения с этих радиотелескопов для уточнения показаний атомных часов с мазером на активном водороде, которые необходимы для оборудования, установленного в отделе синхронизации «Galileo», и подтверждения геодезических данных, где их чрезвычайная кратко- и среднесрочная стабильность сочетается с долгосрочной достоверностью пульсаров. Также для последующей проверки ведётся журнал полученных показаний.
Точность «PulChron» находится в пределах нескольких миллиардных долей секунды и подтверждается соседней лабораторией UTC ESA, которая использует трое таких атомных часов с водородным мазером и трое цезиевых часов для получения высокостабильного синхронизирующего сигнала, способствующего настройке всемирного координированного времени (Coordinated Universal Time, UTC).
Таким образом, можно отслеживать постепенное отклонение времени пульсара от времени USTEC по Гринвичу, которое, по оценке, составляет около 200 триллионных долей секунды в сутки.
Этот проект поддерживается в рамках Программы ESA по навигационным инновациям и поддержке (Navigation Innovation and Support Programme, NAVISP), в которой применен с трудом полученный опыт работы ESA по расширению европейской спутниковой системы EGNOS и Galileo для решения новых задач спутниковой навигации и, в более широком плане, для определения местоположения, навигации и синхронизации.
Работу с системой «PulChron» в интересах ESA ведёт в Великобритании GMV в сотрудничестве с Манчестерским университетом и Национальной физической лабораторией (NPL) Великобритании.
Источник: scitechdaily.com
Перевод: Максим Новокшонов
