Измерения методом хронометрического нивелирования с использованием волоконно-оптической линии связи

Геодезия
УДК: 
528.37:621.317.361
DOI: 
10.22389/0016-7126-2025-1015-1-10-20
1 Карпик А.П.
2 Толстиков А.С.
3 Головин Н.Н.
4 Томилов А.С.
5 Кривецкий А.В.
6 Савинов К.Н.
7 Рачков В.Д.
8 Болдырев В.С.
9 Дмитриев А.К.
Год: 
2025
№: 
1
1015
Страницы: 
10-20

Сибирский государственный университет геосистем и технологий (СГУГиТ)

1, 

Западно-Сибирский филиал ФГУП «ВНИИФТРИ»

2, 
4, 
7, 

Новосибирский государственный технический университет

3, 
5, 
6, 
8, 
9, 
Аннотация:
Проведены измерения гравитационного смещения частоты водородных часов при их перемещении между двумя точками, расположенными на разных ортометрических высотах, при передаче сигнала одновременно по радиокабелю и через волоконно-оптическую линию связи. Исходя из полученных значений средней относительной разностной частоты, рассчитана разность ортометрических высот в зависимости от положений перевозимых квантовых часов. Среднее значение разности ортометрических высот 43,08 м. Максимальная погрешность по результатам четырех определений высоты равна 2,58 м, что составляет 6,3 % действительного значения (41,26 м). Из анализа полученных результатов следует, что главным фактором, влияющим на точность определения высоты методом хронометрического нивелирования, выступает систематическое изменение частоты перевозимых квантовых часов. Основной вклад в погрешность вносит среднее квадратическое относительное двухвыборочное отклонение перевозимых квантовых часов, которое составляет 1,73 ⸱ 10^(–15)
Работа выполнена в рамках НИР «ГЕОТЕХ-Квант». Передающая система ВОЛС со стабилизацией фазы передаваемого сигнала разработана при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации проекта № FSUN-2023-0007

Список литературы: 
1.   Алексейцев С. А., Гусар Д. Ф., Рачков В. Д., Толстиков А. С., Шмидт Л. В. Оценивание гравитационных изменений частоты в задачах хронометрического нивелирования на основе применения спутниковых навигационных технологий // СибОптика-2022. Актуальные вопросы высокотехнологичных отраслей. – 2022. – Т. 8. – № 2. – С. 107–112. DOI: 10.33764/2618-981X-2022-8-2-107-112.
2.   Фатеев В. Ф. Релятивистская теория и применение квантового нивелира и сети «Квантовый футшток» // Альманах современной метрологии. – 2020. – № 3. – С. 11–52.
3.   Фатеев В. Ф., Рыбаков Е. А. Экспериментальная проверка квантового нивелира на мобильных квантовых часах // Доклады Академии наук. Физика, технические науки. – 2021. – Т. 496. – С. 41–44.
4.   Ashby N. (2003) Relativity in the Global Positioning System // Living Reviews in Relativity. 6, pp. 1–42. URL: http://www.livingreviews.org/lrr-2003-1 (дата обращения: 21.09.2022). DOI: 10.12942/lrr-2003-1.
5.   Calonico D., Bertacco E. K., Calosso C. E., et al. (2014) High-accuracy coherent optical frequency transfer over a doubled 642-km fiber link // Applied Physics B. 117, pp. 979–986. DOI: 10.1007/s00340-014-5917-8.
6.   Grotti1 J., Koller S., Vogt S. et al. (2018) Geodesy and metrology with a transportable optical clock // Nature Physics. 14, pp. 437–441. DOI: 10.1038/s41567-017-0042-3.
7.   Lisdat C., Grosche G., Quintin N., et al. (2016) A clock network for geodesy and fundamental science // Nature Communications. 7, 12443, DOI: 10.1038/ncomms12443.
8.   Liu D., Wu L., Xiong Ch., Bao L. (2024) Geopotential Difference Measurement Using Two Transportable Optical Clocks' Frequency Comparisons // Remote Sensing. 16 (13), DOI: 10.3390/rs16132462.
9.   Pound R. V., Rebka Jr. G. A. (1960) Apparent weight of photons // Physical Review Letters. 4, 7, pp. 337. DOI: 10.1103/PhysRevLett.4.337.
10.   Pound R. V., Rebka Jr. G. A. (1959) Gravitational Red-Shift in Nuclear Resonance // Physical Review Letters. 3, 439, DOI: 10.1103/PhysRevLett.3.439.
11.   Pound R. V., Snider J. L. (1964) Effect of Gravity on Nuclear Resonance // Physical Review Letters. 13, 539, DOI: 10.1103/PhysRevLett.13.539.
12.   Takamoto M., Ushijima I., Ohmae N. et al. (2020) Test of general relativity by a pair of transportable optical lattice clocks // Nature Photonics. 14, pp. 411–415. DOI: 10.1038/s41566-020-0619-8.
13.   Takano T., Takamoto M., Ushijima I., Ohmae N., Akatsuka T., Yamaguchi A., Kuroishi Y., Munekane H., Miyahara B., Katori H. (2016) Geopotential measurements with synchronously linked optical lattice clocks // Nature Photonics. 10, pp. 662–666. DOI: 10.1038/nphoton.2016.159.
14.   Takano T., Takamoto M., Ushijima I., Ohmae N., Akatsuka T., Yamaguchi A., Kuroishi Y., Munekane H., Miyahara B., Katori H. (2016) Real-time geopotentiometry with synchronously linked optical lattice clocks // Nature Photonics. DOI: 10.48550/arXiv.1608.07650.
15.   Ye J., Peng J.-L., Jones R. J., et al. (2003) Delivery of high-stability optical and microwave frequency standards over an optical fiber network // Journal of the Optical Society of America B. 20, 7, pp. 1459–1467. DOI: 10.1364/JOSAB.20.001459.
Образец цитирования:
Карпик А.П., 
Толстиков А.С., 
Головин Н.Н., 
Томилов А.С., 
Кривецкий А.В., 
Савинов К.Н., 
Рачков В.Д., 
Болдырев В.С., 
Дмитриев А.К., 
Измерения методом хронометрического нивелирования с использованием волоконно-оптической линии связи // Геодезия и картография. – 2025. – № 1. – С. 10-20. DOI: 10.22389/0016-7126-2025-1015-1-10-20
СТАТЬЯ
Поступила в редакцию: 02.12.2024
Принята к публикации: 27.01.2025
Опубликована: 20.02.2025

Авторы:

Содержание номера

2025 январь DOI:
10.22389/0016-7126-2025-1015-1