Р.К. Лозов – инженер, 

Высшая школа прикладной физики и космических технологий 

Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого

E-mail: Lozov-RK@ya.ru

С.В. Ермак – д.ф.-м.н., доцент, 

Высшая школа прикладной физики и космических технологий 

Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого

E-mail: serge_ermak@mail.ru

В.В. Семенов – д.ф.-м.н., вед. инженер, 

Высшая школа прикладной физики и космических технологий 

Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого

E-mail: Vladimir_semenov@mail.ru

О.В. Ермак – к.т.н., доцент, 

Инженерно-строительный институт Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого E-mail: ermak_olgavalentinovna@mail.ru

Постановка проблемы. Одним из факторов, определяющих точность измерения координат спутников, является зависимость частоты КСЧ от величины и направления геомагнитного поля на орбите спутника.

Цель. Провести модельный эксперимент по определению сдвига частоты рубидиевого КСЧ, помещенного в медленно меняющееся по величине и направлению внешнее магнитное поле, имитирующее динамику изменения геомагнитного поля на орбите спутника.

Результаты. Эксперименты были выполнены в условиях контроля частоты КСЧ, помещенного в систему трех ортогонально ориентированных катушек Гельмгольца, предназначенных для компенсации геомагнитного поля и создания переменного магнитного поля сверхнизкой частоты. Частота КСЧ (объемом 75×75×35 мм) измерялась частотомером CNT-85R с встроенным рубидиевым стандартом частоты с относительной нестабильностью частоты ~10−13 за 100 с.

Представлены результаты расчетных значений компонент ориентационного сдвига частоты, связанных со световым сдвигом и квадратичной по полю зависимостью частоты КСЧ. Показано, что вариации величины и направления геомагнитного поля на орбите спутников навигационных систем существенно (~ в 10 раз) ухудшают их долговременную стабильность (1000 с усреднения) и, как следствие, точность измерений координат носителя.

Практическая значимость. При этом отмечается значительное влияние качества магнитного экранирования на ориентационную погрешность КСЧ. Обсуждается возможность использования антирелаксационных покрытий для камер поглощения КСЧ бортовой аппаратуры навигационных спутниковых систем.

1. Попов Е.Н. и др. Особенности магнитного резонанса атомов щелочного металла в условиях бигармонической накачки // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2017. Т. 152. № 6. С. 1179−1191.
2. Попов Е.Н. и др. Особенности формирования спиновой поляризации щелочного металла при разрешении сверхтонких подуровней в 2S1/2состоянии // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2018. Т. 108. № 8. С. 543−548.
3. Velichko E. et al. Information risk analysis for logistics systems // Internet of Things, Smart Spaces, and Next Generation Networks and Systems (Springer). 2016. С. 776−785.
4. Куршин А.В. Повышение точности определения местоположения потребителей ГЛОНАСС путем увеличения частоты закладок временной информации на спутники // Труды МАИ (электронный журнал). 2012. № 57. С. 1−7.
5. Donley E.A. et al. Demonstration of high-performance compact magnetic shields for chip-scale atomic devices // Review of Scientific Instruments. 2007. Т. 78. № 8. С. 083102.
6. Пихтелев А.И., Ульянов А.А., Фатеев Б.П. Стандарты частоты и времени на основе квантовых генераторов и дискриминаторов. М.: Сов. радио. 1978. 304 с.
7. Баранов А.А., Ермак С.В., Семенов В.В. Ориентационные сдвиги частоты СВЧ резонанса на сверхтонком 0-0 переходе в парах рубидия-87 с селективной оптической накачкой // Оптика и спектроскопия. 2013. № 114. С. 18−21.
8. Баранов А.А., Ермак С.В., Лозов Р.К., Семенов В.В., Ермак О.В. Влияние ориентационного сдвига частоты квантового датчика с оптической накачкой на измерения параметров орбиты спутников навигационных систем // Радиотехника. 2018. № 12. С. 5−12. DOI: 10.18127/j00338486-201812-01
9. Lozov R.K. Comparison of the atomic clock orientational error in on-board equipment of Galileo, GPS and BeiDou satellite systems // Journal of Physics: Conference Series (IOP Publishing). 2019. Т. 1326. № 1. С. 012036.
10. Lozov R.K. et al. Comparison of orientational error of an optically pumped quantum sensor in on-board equipment of Galileo and GPS satellite systems // Journal of Physics: Conference Series (IOP Publishing). 2019. Т. 1236. № 1. С. 012077.
11. Риле Ф. Стандарты частоты: Принципы и приложения / Пер. Н.Н. Колачевского. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2009. 512 с.
12. Баранов А.А., Ермак С.В., Сагитов Э.А., Смолин Р.В., Семенов В.В. О компенсации светового сдвига частоты радиооптического СВЧ резонанса в оптически ориентированных щелочных атомах с лазерной накачкой // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2015. Т. 148. № 3. С. 453−465.