О возможности измерения параметров гравитационного поля Земли с помощью квантово-оптических систем

В.Ф. Фатеев, И.Ю. Игнатенко

ФГУП «ВНИИФТРИ», Менделеево, Московская обл., Россия
fateev@vniiftri.ru

«Альманах современной метрологии» № 1 (29) 2022, стр. 106–114

УДК 006.92

Аннотация. В работе рассмотрена допустимость использования высоких метрологи­ческих возможностей квантово-оптических систем (КОС) и атомных часов для дистан­ционного измерения разности гравитационных потенциалов и высот точек на поверхности Земли. Предлагается оригинальный эксперимент между Москвой и Иркутском, вблизи которых имеются КОС нового поколения. В качестве мобильных атомных часов пред­ла­гается использование отечественных перебазируемых водородных атомных часов. Ожида­емая погрешность эксперимента — около метра.

Ключевые слова: гравитационные потенциалы, атомные часы, геоид, физическая поверхность Земли, сличение частот, квантово-оптическая система, шкала времени.

Цитируемая литература

1. IAG Resolutions Adopted by the IAG Council at the XXVIth IUGG General Assembly, Prague, Czech Republic, June 22 – July 2, 2015 // International Asso­ciation of Geodesy — IAG Office Deutsches Geodätisches Forschung­sinstitut Technische Universität München: [website]. — URL: http://iag.dgfi.tum.de/ fileadmin/IAG-docs/IAG_Resolutions_2015.pdf.

2. Ландау Л.Д. Теория поля. — М.: Наука, 1967.

3. Müller J., Dirkx D., Kopeikin S.M., Lion G. High Performance Clocks and Gravity Field Determination // Space Sci Rev. — 2018. — 214.

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

5. Фатеев В.Ф. Релятивистская теория и применение квантового нивелира и сети «Квантовый футшток» // Альманах современной метрологии. — 2020. — № 3. — С. 11–52.

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

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

8. Фатеев В.Ф., Рыбаков Е.А., Смирнов Ф.Р. Метод релятивистской синхро­низации мобильных атомных часов и его экспериментальная проверка // Письма в Журнал технической физики. — 2017. — Т. 43. — № 10. — С. 3–11, 91–94.

9. Игнатенко И.Ю., Шлегель В.Р., Жестков А.Г. Метрологические аспекты и неустойчивые факторы, влияющие на результаты лазерно-локационных измерений // Метрология времени и пространства. Материалы IX Между­народного симпозиума, Менделеево Московской области, 12–14 сентября 2018 г. — Менделеево: ФГУП «ВНИИФТРИ», 2018. — С. 247.

10. Samain E., Guillemot, Exertier P., Albanese D., Berio P., Laurain O., Paris F. Para J., Torre J.-M., Viot H., Vrancken P., Petitbon I., Leon S. Time Transfer by Laser Link — T2L2: First data // Proceedings of the 16th Interna­tional Workshop on Laser Ranging. — 2008. — V. 1. — P. 682–689.

11. Cacciapuoti L., Salomon C. Atomic Clock Ensemble in Space // Journal of Physics: Conference Series. — 2011. — V. 327. — 012049.

12. Игнатенко И.Ю., Тряпицын В.Н., Игнатенко Ю.В. Метод определения разности шкал времени бортовых часов ИСЗ и станции лазерной локации // Труды Института прикладной астрономии РАН. — 2018. — № 45. — С.51–56.

13. Игнатенко И.Ю., Шлегель В.Р., Жестков А.Г., Федотов В.Н., Барыш­ников М.В., Лепёшкин Д.В Эксперименты по передаче шкалы времени государственного эталона средствами лазерной локации // Метрология времени и пространства. Материалы VIII Международного симпозиума, 14–16 сентября 2016 г., г. Санкт-Петербург. — Менделеево: ФГУП «ВНИИФТРИ», 2016. — С. 102.

14. Блинов И.Ю., Наумов А.В., Капитонов А.Л., Смирнов Ю.Ф., Баух А., Пистер Д. Результаты калибровки канала сравнений шкал времени TWSTFT между ФГУП «ВНИИФТРИ» и PTB // Доклады VII Международного симпо­зиума «Метрология времени и пространства», 17–19 сентября 2014. — Мен­де­леево: ФГУП «ВНИИФТРИ», 2015. — С. 257–262.

15. Приказ № 1621 от 31.07.2018 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений времени и частоты, ФГУП «ВНИИФТРИ» // Росстандарт: [сайт]. — URL: https://www.gost.ru/portal/gost/home/activity/documents/orders#/order/38441.

16. Сысоев В.П., Самохвалов Ю.С., Грачев Н.М., Королев В.П. и др. Пере­возимые квантовые часы на основе активного водородного генератора // Метрология времени и пространства. Доклады 6-го Международного симпозиума, 17–19 сентября 2012, Менделеево. — Менделеево: ФГУП «ВНИИФТРИ», 2013. — С. 126–139.

17. Смирнов Ф.Р., Жариков А.И. Эталон-переносчик нового поколения для высокоточного сравнения шкал времени // Альманах современной метро­логии. — 2018. — № 15. — C. 17–30.

Статья поступила в редакцию: 26.10.2021 г.
Статья прошла рецензирование: 18.01.2022 г.
Статья принята в работу: 16.02.2022 г.

Полные тексты статей доступны в печатных номерах журнала по подписке и при покупке отдельных номеров у издателя.
Спустя два года статьи размещаются в открытом доступе на сайте журнала и в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.