На новые спутники «Глонасс-К2» российской глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС установят атомные часы нового типа — водородные. Такая информация приведена в Стратегии развития системы ГЛОНАСС до 2030 года.
По документам, пассивный водородный стандарт частоты обеспечивает значительно более высокую точность, чем рубидиевые и цезиевые часы, установленные на спутниках системы ГЛОНАСС сейчас. Планируется, что новые часы повысят точность определения координат с помощью системы ГЛОНАСС.
Генеральный директор Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений (ФГУП «ВНИИФТРИ» Росстандарта) Сергей Донченко рассказал, что в 2020 году система ГЛОНАСС получит также новый наземный стандарт времени, с которым будут синхронизироваться бортовые часы спутников, этот стандарт будет «в 10 раз точнее, чем текущий».
Сейчас время на спутниках синхронизируется с водородными часами, установленными во ФГУП «ВНИИФТРИ». Государственный эталон времени и частоты (ГЭВЧ) был утвержден Госстандартом в 2012 году. Сотрудники научного учреждения ссылаются на данные Международного бюро мер и весов в Париже, которое признало ГЭВЧ России самым точным в мире за последние пять месяцев (на начало 2018 года): «За последние пять месяцев мы показали самые лучшие результаты по сравнению с другими эталонами, по оценке из Франции», — сказал Сергей Донченко.
Согласно патенту, водородный стандарт частоты включает водородный генератор, кварцевый генератор и систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) кварцевого генератора по сигналу водородного генератора: «Для настройки частоты резонатора водородного генератора на вершину спектральной линии использован метод периодической модуляции добротности линии. Блок автоматической настройки резонатора через ключевое устройство подключен к выходу фазового детектора системы ФАПЧ. Блок автоматической настройки резонатора содержит последовательно соединенные селективный фильтр, аналого-цифровой преобразователь, цифровой синхронный детектор и цифроаналоговый преобразователь. Синхронный детектор выполнен программным. Это вместе с выделением сигнала расстройки резонатора из цепи управления частотой кварцевого генератора позволяет исключить из состава системы автоматической настройки резонатора вспомогательный водородный генератор и создать стандарт с малой относительной нестабильностью частоты».
Изобретение старое, срок патента давно истёк, а водородные стандарты частоты несложно купить на рынке по цене около 500 000 руб. Например, модель Ч1-1007 или Ч1-76А.
Водородный стандарт частоты Ч1-1007 имеет следующие метрологические характеристики:
| Относительная погрешность меры частоты, не более |
при выпуске | ±3×10–13 |
| на межповерочном интервале 1 год |
±5×10–13 | |
| Коррекция (относительное изменение) частоты выходного сигнала |
минимальный шаг диапазон |
1×10−15 1×10−10 |
| Нестабильность частоты выходного сигнала (среднее квадратическое относительное двухвыборочное отклонение результата измерения частоты), при измерениях в полосе пропускания 3 Гц, не более |
1 с | 5×10−13 |
| 10 с | 2×10−13 | |
| 100 с | 7×10−14 | |
| 1 ч | 9×10−15 | |
| 1 сут | 4×10−15 | |
| Спектральная плотность мощности случайных отклонений фазы сигнала 5 МГц, не более на частоте 10 Гц |
−130 дБ/Гц | |
| на частоте 100 Гц | −140 дБ/Гц | |
| на частоте 1000 Гц | −150 дБ/Гц | |
| на частоте 10000 Гц | −155 дБ/Гц | |
| Погрешность синхронизации по внешней шкале времени, не более |
±25 нс | |
| Относительное изменение частоты при изменении температуры (ТКЧ), не более |
±1×10-14 1/°C | |
Запуск первого спутника «Глонасс-К2» планируется на 2020 год.
В настоящее время орбитальная группировка системы ГЛОНАСС включает 26 среднеорбитальных спутников (24 «Глонасса-М» и 2 «Глонасса-К»), 24 из них работают по целевому назначению. Для обеспечения глобального покрытия земного шара навигационными сигналами необходимо 24 функционирующих по целевому назначению спутника.
В материалах Роскосмоса говорится, что в 2023-2025 годах с целью повышения точности системы ГЛОНАСС планируется запустить шесть высокоорбитальных навигационных спутников «Глонасс-В», из них два аппарата — с помощью ракет-носителей «Союз-2.1б», а четыре — с использованием ракет «Ангара-А5» (в 2025 году). Первый заместитель генерального директора «Роскосмоса» Юрий Урличич сообщил, что за счёт запуска шести высокоорбитальных спутников «точность системы ГЛОНАСС повысится на четверть».
