А.В. Наумов, Ф.Р. Смирнов, В.Ф. Фатеев

ФГУП «ВНИИФТРИ», Московская обл., Менделеево, Россия
calypso@vniiftri.ru,
frsmirnov@vniiftri.ru,
generalfat@mail.ru

«Альманах современной метрологии» № 3 (35) 2023, стр. 96–105

УДК 006.92

Аннотация. Цель исследования состояла в разработке направлений применения низко­ор­би­тальной группировки наноспутников на околополярных орбитах для измерения разности гравитационных потенциалов и ортометрических высот между точками, размещёнными на материке и на удалённых арктических островах. Измерения основаны на использовании гравитационного эффекта замедления времени в гравитационном поле Земли. Предложено использование двух односторонних радиолиний, соединяющих спутник и пару простран­ственно разнесённых наземных высокостабильных водородных квантовых часов с двойной сортировкой атомов. На борту наноспутника размещаются миниатюрные рубидиевые квантовые часы, измерительная радиолиния использует передатчик в Ku- или Ka-диапа­зонах. При интервале накопления гравитационного эффекта до 10 суток ожидаемая погрешность измерения разности высот составляет около 1 м.

Ключевые слова: квантовый нивелир, наноспутник, гравитационное поле Земли, Арктика.

Цитируемая литература

1. Фатеев В.Ф., Жариков А.И., Сысоев В.П., Рыбаков Е.А., Смирнов Ф.Р. Об измерении разности гравитационных потенциалов Земли с помощью перевозимых квантовых часов // Доклады Академии наук. — 2017. — Т. 472. — № 2. — С. 206–209.

2. Фатеев В.Ф., Рыбаков Е.А. Экспериментальная проверка квантового ниве­лира на мобильных квантовых часах // Доклады Академии наук. Физика, технические науки. — 2020. — Т. 495. — С. 34–37.

3. Фатеев В.Ф., Карауш А.А., Смирнов Ф.Р. Эксперимент по повышению точности квантового нивелира на основе водородных квантовых часов с использованием фазовых измерений ГЛОНАСС/GPS // Журнал техни­че­ской физики. — 2023. — Т. 93. — Вып. 8. — Р. 23–30.

4. Kopeikin S.M., Kanushin V.F., Karpik A.P. et al. Chronometric Measu­rement of Orthometric Height Differences by Means of Atomic Clocks // Gravi­ta­tion and Cosmology. — 2016. — V. 22. — No. 3. — P. 234–244.

5. 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.

6. 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.

7. Фатеев В.Ф., Игнатенко И.Ю. О возможности измерения параметров гравитационного поля земли с помощью квантово-оптических систем // Альманах современной метрологии. — 2022. — № 1 (29). — С. 106–114.

8. Grotti J., Koller S., Vogt S. et al. Geodesy and metrology with a trans­porta­ble optical clock // Nature Phys. — 2018. — 14. — P. 437–441.

9. Takamoto M., Ushijima I., Ohmae N. et al. Test of general relativity by a pair of transportable optical lattice clocks // Nat. Photonics. — 2020. — 14. — P. 411–415.

10. Фатеев В.Ф. Космический квантовый нивелир и его возможности при создании глобальной высотной основы // Альманах современной метро­логии. — 2022. — № 4. — C. 27–51.

11. Фатеев В.Ф., Давлатов Р.А., Лопатин В.П. Применение навигационной аппаратуры ГНСС на борту наноспутника // Известия вузов. Приборо­строение. — 2018. — Т. 61. — № 5. — С. 437–445.

12. Донченко С.И., Денисенко О.В., Сильвестров И.С., Фатеев В.Ф. Концепция проекта «Комплекс методов и средств высокоточного гравиметриче­ского, магнитометрического и геодезического обеспечения удалённых реги­онов РФ, в том числе региона российской Арктики» // Десятая Всероссийская конференция с международным участием «Фундамен­таль­ное и прикладное координатно-временное и навигационное обеспечение» (КВНО-2023): те­зисы докладов. — СПб.: Институт прикладной астрономии РАН, 2023. — С. 66–67.

13. Зотов Е.А., Парёхин Д.А. Исследование метрологических характеристик сверхминиатюрного квантового стандарта частоты // Альманах совре­мен­ной метрологии. — 2020. — № 3. — С. 128–137.

14. Романов А.А., Селиванов А.С., Тюлин А.Е. Перспективы разработки малоразмерных космических аппаратов различного целевого назначения АО «Российские космические системы» // Известия вузов. Приборо­строе­ние. — 2016. — Т. 59. — № 6. — С. 415–422.

15. Клюшников В.Ю., Клементьев С.А. Наноспутники — наиболее перс­пек­тивный класс космических аппаратов // Инноватика и экспертиза. — 2016. — Вып. 2 (17). — С. 97–105.

16. Фатеев В.Ф. Релятивистская метрология околоземного пространства-вре­мени: монография. — Менделеево: ФГУП «ВНИИФТРИ», 2017. — 439 с.

17. Polyakov V., Timofeev Y., Demidov N. Frequency Stability Improvement of an Active Hydrogen Maser with a Single-State Selection System // 2021 Joint Conference of the European Frequency and Time Forum and IEEE Inter­na­tional Frequency Control Symposium (EFTF/IFCS). — 2021. — P. 1–4.

Статья поступила в редакцию: 16.08.2023 г.
Статья прошла рецензирование: 14.08.2023 г.
Статья принята в работу: 16.08.2023 г.

Статья в полном объеме в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.
Оформить подписку и купить печатные номера журнала у издателя.