В.Ф. Фатеев
ФГУП «ВНИИФТРИ», Менделеево, Московская обл., Россия
generalfat@mail.ru
«Альманах современной метрологии» № 2 (34) 2023, стр. 43–64
УДК 006.92
Аннотация. Впервые получено соотношение, определяющее текущее взаимное относительное релятивистское смещение частот задающих генераторов наземных и спутниковых квантовых часов, находящихся на произвольной эллиптической орбите. Релятивистское расхождение частоты и времени наземных и спутниковых часов представлено в трёх равноправных формах: на основе функций Бесселя, на основе эксцентрической аномалии, а также в координатной форме. Исследованы релятивистские явления применительно к перспективной геосинхронной орбите ГЛОНАСС, а также уточнены релятивистские эффекты частоты и времени применительно к штатным орбитам ГНСС. Оценены влияние неоднородности поля Земли, влияние полей Луны и Солнца, а также неравномерности вращения Земли.
Ключевые слова: релятивистские эффекты, смещение бортовой шкалы времени, гравитационное смещение частоты, квантовые часы, глобальные навигационные спутниковые системы.
Цитируемая литература
1. Petit G. and Luzum B. (eds.) // IERS Conventions (2010), International Earth Rotation and Reference Systems Service Technical Note. — Frankfurt, 2010. — No. 36.
2. Recommendation ITU-R TF.2018 (08/2012) // Relativistic time transfer in the vicinity of Earth and in the solar system. — 2012. — URL: https://www.itu.int/ dms_pubrec/itu-r/rec/tf/R-REC-TF.2018-0-201208-W!!PDF-E.pdf.
3. Wolf P., Petit G. Relativistic theory for clock synchronization and realization of geocentric coordinate times // Astron. Astrophys. — 1995. — V. 304. — P. 653.
4. Soffel M. et al. The IAU 2000 resolutions for astrometry, celestial mechanics and metrology in the relativistic framework: explanatory supplement // Asrton. J. — 2003. — V. 126. — P. 2687–2706.
5. Брумберг В.А. Релятивистская небесная механика. — М.: Наука, 1972. — 382 с.
6. Руденко В.Н. Релятивистские эксперименты в гравитационном поле // УФН. — 1960. — Т. 72. — Вып. 4. — С. 673–676.
7. Турышев В.Г. Экспериментальные проверки общей теории относительности: недавние успехи и будущие направления исследований // УФН. — 2009. — Т. 179. — № 1. — С. 3–34.
8. Окунь Л.Б., Селиванов К.Г., Телегди В. Гравитация, фотоны, часы // УФН. — 1999. — Т. 169:10. — С. 1141–1147.
9. Herrmann S., Finke F., Lulf M. Test of the Gravitational Redshift with Galileo Satellites in an Eccentric Orbit // Phys. Rev. Lett. — 2018. — V. 121.
10. Delva P., Puchades N., Schönemann E. et al. Gravitational Redshift Test Using Eccentric Galileo Satellites // Physical review letters. — 2018. — V. 121. — 231101.
11. Ashby N. Relativity in the Global Positioning System // Living Reviews in Relativity. — 2003. — V. 6. — P. 1–42.
12. Kouba J. Improved relativistic transformations in GPS // GPS Solutions. — 2004. — V. 8. — P. 170–180.
13. Урличич Ю.М., Коблов С.В., Карутин С.Н. и др. Стратегия развития системы ГЛОНАСС до 2030 года // Программа Восьмой всероссийской конференции «Фундаментальное и прикладное координатно-временное и навигационное обеспечение» (КВНО-19), 15–19 апреля 2019 г., Санкт-Петербург ИПА РАН. — URL: https://iaaras.ru/media/docs/progkvno2019.pdf.
14. Колачевский Н.Н., Хабарова К.Ю., Заливако И.В. и др. Перспективные квантово-оптические технологии для задач спутниковой навигации // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. — 2018. — Т. 5. — № 1. — С. 13–27.
15. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. — М.: Наука, 1967. — 460 с.
16. Мёллер К. Теория относительности. — 2-е изд. — М.: Атомиздат, 1975. — 400 с.
17. Фатеев В.Ф. Релятивистская метрология околоземного пространства-времени: монография. — Менделеево: ФГУП «ВНИИФТРИ», 2017. — 439 с.
18. Фатеев В.Ф. Релятивистская метрология околоземного пространства-времени и её практические приложения // Астрономический журнал. — 2018. — Т. 95. — № 12. — С. 1–6.
19. Фатеев В.Ф., Копейкин С.М., Пасынок C.Л. Влияние неравномерности вращения Земли на релятивистские смещения частоты и времени наземных атомных часов // Измерительная техника. — 2015. — № 6. — С. 41–45.
20. Одуан К., Гино Б. Измерение времени. Основы GPS. — М.: Техносфера, 2002.
21. Интерфейсный контрольный документ ГЛОНАСС, редакция 5.1, 2008. — URL: https://russianspacesystems.ru/wp-content/uploads/2016/08/ICD_GLO-NASS_rus_v5.1.pdf
22. AIR FORCE — ICD-GPS-200C. Interface Control Document. — 10 Oct. 1993. — URL: https://standards.globalspec.com/std/10377929/ICD-GPS-200C.
23. Фатеев В.Ф., Смирнов Ф.Р., Рыбаков Е.А. Измерение эффекта удвоения гравитационного смещения частоты с помощью квантового нивелира на водородных часах // Письма в ЖТФ. — 2022. — Т. 48. — Вып. 7. — С. 36–38.
24. Фатеев В.Ф., Смирнов Ф.Р., Донченко С.С. Измерение эффекта гравитационного замедления времени дуплексным наземным квантовым нивелиром // Измерительная техника. — 2022. — № 2. — С. 22–27.
25. Абалакин В.К., Аксенов Е.П. и др. Справочное руководство по небесной механике и астродинамике. — М.: Наука, 1971. — 584 с.
26. Основы теории полета космических аппаратов / под ред. Г.С. Нариманова и М.К. Тихонравова. — М.: Машиностроение, 1972. — 608 с.
27. Мельхиор П. Земные приливы / пер. с англ. под ред. Н.Н. Парийского. — М.: Мир, 1968. — 482 с.
28. Информационно-аналитический центр координатно-временного и навигационного обеспечения ЦНИИМАШ: [сайт]. — URL: https://tsniimash.ru/ science/scientific-and-technical-centers/iac-kvno/#1 (дата обращения: 10.02.2023).
Статья поступила в редакцию: 17.02.2023 г.
Статья прошла рецензирование: 01.05.2023 г.
Статья принята в работу: 03.05.2023 г.
Статья в полном объеме в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.
Оформить подписку и купить печатные номера журнала у издателя.