Синхронизация часов станций с помощью наблюдения пульсара в Крабовидной туманности

С. Л. Курдубов, Д. А. Маршалов

ИПА РАН, г. Санкт-Петербург, Россия

Для независимой синхронизации удалённых часов без использования спутниковых систем применяются методы РСДБ и «пульсарного тайминга». Ограничениями РСДБ-метода являются: необходимость предварительной синхронизации часов станций, потребность передачи больших объемов данных и наличие высокопроизводительного вычислительного центра. Синхронизация на основе пульсарной шкалы времени может быть реализована только для ограниченного числа крупных радиотелескопов, оснащенных специализированным оборудованием.

Альтернативная технология синхронизации часов, лишенная указанных недостатков, может быть реализована по наблюдениям гигантских импульсов пульсара в Крабовидной туманности. Мощности гигантских импульсов достаточно для уверенной регистрации на небольших радиотелескопах. Моменты появления импульсов связаны с периодом пульсара, но появляются не в каждый период, а с пропуском случайного числа периодов. Таким образом, порядок появления гигантских импульсов и числа пропусков между ними представляет собой неповторяющуюся уникальную последовательность. Такая последовательность может быть использована для абсолютной синхронизации часов двух разнесённых станций. Дополнительная высокоточная синхронизация осуществляется с помощью кросскорреляции записей сигналов отдельных гигантских импульсов, при этом объем передаваемых данных не превышает сотни килобайт на импульс.

Для апробации предлагаемой технологии были проведены наблюдения пульсара в Крабовидной туманности с использованием радиотелескопов РТ-13 и РТ-32 сети Квазар-КВО в L-, S- и X-диапазонах частот. Были получены задержки прихода гигантских импульсов на пары радиотелескопов: в L-диапазоне на — РТ-32 и S-диапазоне — на РТ-13. Теоретическая погрешность задержек, получаемая по наиболее мощным импульсам в S-диапазоне, составила десятки пикосекунд. Однако, в связи с тем, что задержки были получены по одному частотному диапазону, результаты содержат в себе вариации в среде распространения сигнала, поэтому погрешность измерения составила порядка единиц наносекунд.