Государственный первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-2022: вклад в формирование шкалы Всемирного координированного времени

Измерения времени и частоты – одни из самых массовых видов измерений. Информация о точном значении времени и национальной шкале времени крайне востребована самыми различными потребителями, начиная от систем коммерческого учёта электроэнергии, где требуемая точность синхронизации составляет несколько секунд, до космических навигационных систем, предъявляющих требования по синхронизации на уровне единиц наносекунд. При этом требования потребителей к точности измерений времени и частоты, а также к оперативности получения частотновременной информации, неуклонно растут, что влечёт за собой необходимость модернизации средств воспроизведения, хранения и передачи единиц времени, частоты и шкалы времени. Для удовлетворения современным требованиям потребителей к точности измерений времени и частоты в состав Государственного первичного эталона единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-2022 введены технические средства воспроизведения, хранения и передачи единиц, позволяющие значительно увеличить вклад ГЭТ 1-2022 в формирование шкалы Всемирного координированного времени UTC. Дан краткий обзор состава ГЭТ 1-2022, проведён сравнительный анализ вклада национальных эталонов времени разных стран в формирование шкалы Всемирного координированного времени UTC, а также анализ нестабильности частоты и смещений шкал времени рассматриваемых эталонов относительно UTC. Показано, что с сентября 2022 г. по март 2023 г. вклад ГЭТ 1-2022 в формирование шкалы Всемирного координированного времени UTC значительно увеличился и превышал аналогичный показатель эталона Военно-морской обсерватории США, в настоящее время вклады данных эталонов сопоставимы. По таким показателям, как нестабильность частоты и средний вклад в формирование UTC, атомные стандарты из состава ГЭТ 1-2022 существенно превосходят аналогичные приборы из составов национальных эталонов других стран. Установлено, что национальная шкала координированного времени Российской Федерации UTC(SU) является одной из лучших национальных реализаций UTC, а национальная шкала атомного времени TA(SU) занимает лидирующие позиции по нестабильности среди шкал времени, реализованных ведущими зарубежными лабораториями времени.

1. Норец И. Б., Смирнов Ю. Ф., Глазов Е. Ю., Федотов В. Н. Результаты совершенствования Государственного первичного эталона единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1 // Альманах современной метрологии. 2022. № 3(31). С. 8–21. https://www.elibrary.ru/jrrkyj

2. Блинов И. Ю., Бойко А. И., Домнин Ю. С., Костро- мин В. П., Купалова О. В. Бюджет неопределённости цезие- вого репера частоты фонтанного типа // Измерительная техника. 2017. № 1. С. 23–27. https://www.elibrary.ru/xrywcb

3. Купалов Д. С., Барышев В. Н., Блинов И. Ю., Бойко А. И., Домнин Ю. С., Иванченко Е. В. Бюджет неопределённости рубидиевого репера частоты фонтанного типа: результаты предварительных исследований // Измерительная техника. 2021. № 10. С. 28–33. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-10-28-33

4. Сутырин Д. В., Грибов А. Ю., Балаев Р. И., Горохина А. А., Пальчиков В. Г., Малимон А. Н, Слюсарев С. Н. На пути к формированию оптической шкалы времени во ВНИИФТРИ // Квантовая электроника. 2022. Т. 52. № 6. С. 498–504. https://www.elibrary.ru/qdnkyt

5. Ushijima I., Takamoto M., Das M., Ohkubo T., Katori H., Nature Photonics, 2015, vol. 9, pp. 185–189. http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2015.5

6. Ablewski P., Bober M., Zawada M., Reducing blackbody radiation shift uncertainty in optical lattice clocks, Proc. European Frequency and Time Forum, Torino, Italy, 10–12 April, 2018, pp. 352–355.

7. Ovsyannikov V. D., Pal’chikov V. G., Katori H. Takamoto M., Quantum Electronics, vol. 36, no. 1. https://doi.org/10.1070/QE2006v036n01ABEH013098

8. Hisai Y., Akamatsu D., Kobayashi T., Okubo S., Inaba H., Hosaka K., Yasuda M., Hong F., Optics Express, 2019, vol. 27, issue 5, pp. 6404–6414. https://doi.org/10.1364/OE.27.006404

9. Schiller S., Gorlitz A., Nevsky A., Alighanbari S., Vasilyev S., Abou-Jaoudeh C., Mura G., Franzen T., Sterr U., Falke S., Lis- dat Ch., Rasel E., Kulosa A., Bize S., Lodewyck J., Tino G. Poli N., Schioppo M., Bongs K, Levi F., The Space Optical Clocks Project: Development of high-performance transportable and breadboard optical clocks and advanced subsystems, 2012 European Frequency and Time Forum, Gothenburg, Sweden, 2012, pp. 412– 418. http://doi.org/10.1109/EFTF.2012.6502414

10. Международное бюро мер и весов. Международная система единиц (SI): Пер. с англ. М.: Росстандарт, 2019. Издание 9-е. 100 с. 11. Воронцов В. Г., Беляев А. А., Демидов Н. А., Поля- ков В. А., Сахаров Б. А., Гладильщиков М. Л. Разработка активного водородного стандарта частоты и времени нового поколения для базового комплекса времени и частоты // Метрология времени и пространства: Материалы VIII Международного симпозиума. 14–16 сентября 2016 г., г. СанктПетербург. С. 55–57. Менделеево: ВНИИФТРИ, 2016. https://www.elibrary.ru/ylyrip

11. Allan D. W., Proc. IEEE, 1966, vol. 54, no. 2, pp. 221–230. http://doi.org/10.1109/PROC.1966.4634

12. Barnes J. A., Proc. IEEE, 1966, vol. 54, no. 2, pp. 207– 220. http://doi.org/10.1109/PROC.1966.4633

13. Barnes J. A., Allan D. W., Proc. IEEE, 1966, vol. 54, no. 2, pp. 176–178. http://doi.org/10.1109/PROC.1966.4630

14. Донченко С. И., Блинов И. Ю., Норец И. Б., Смир- нов Ю. Ф., Беляев А. А., Демидов Н. А., Сахаров Б. А., Воронцов В. Г. Характеристики долговременной нестабильности водородных стандартов частоты и времени нового поколения // Измерительная техника. 2020. № 1. С 35–38. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-1-35-38

15. Panfilo G., Harmegnies A., Tisserand L., Metrologia, 2012, no. 49(1), pp. 49–56. https://doi.org/10.1088/0026-1394/49/1/008