Разработчик космических аппаратов системы ГЛОНАСС — ИСС имени Решетнева — в ближайшие годы начнет использовать в спутниках нового поколения «Глонасс-К» водородные атомные часы. Они считаются на сегодняшний день наиболее стабильными и точными для космических аппаратов. По словам представителя компании, точную дату старта первого спутника с водородным стандартом частоты сейчас назвать нельзя — график стартов спутников нового поколения еще не утвержден. Предварительно речь идет о 2018–2019 годах. Отметим, что в спутниках других навигационных систем — американской GPS, европейской Galileo и китайской Beidou — уже установлены водородные стандарты частоты.
Атомные часы — это сердце навигационного спутника. Его передатчики излучают сигнал, содержащий точное время и координаты аппарата в данный момент. Получив сигналы от нескольких навигационных спутников, чип в пользовательском приборе, будь то телефон или навигатор, высчитывает свои координаты. Чем более точные данные он получает, тем более четко определяет местоположение.
ИСС имени Решетнева предполагает использовать в составе спутников водородные стандарты частоты, созданные нижегородской компанией «Время-Ч».
— У нас есть протокол о намерениях с ИСС имени Решетнева, где записано, что на аппаратах с номерами 13 и 14 будет стоять водородный стандарт частоты, — говорит технический директор компании «Время-Ч» Борис Сахаров. — Сейчас идут стыковочные испытания между нашим стандартом частоты и остальной аппаратурой космического аппарата. Сам аппарат весит 25 кг. Импортных комплектующих в нем не более 2%.
По словам Сахарова, разработанный для ГЛОНАСС аппарат по характеристикам превосходит атомные часы, установленные на спутниках Galileo.
— Наш стандарт частоты показывает стабильность на уровне 5 на 10 в минус пятнадцатой степени за сутки, — говорит Сахаров. — Это должно соответствовать хранению времени с погрешностью на уровне 0,5 наносекунды в сутки. Но европейцы имеют преимущество: их часы уже летают, а мы пока только на земле испытываем свои разработки.
В основных бортовых атомных часах на спутниках Galileo применяются водородные стандарты частоты, в резервных — рубидиевые. По данным, опубликованным Европейским космическим агентством, стабильность атомных часов на водороде составит 0,45 наносекунды на 12 часов. То есть часы могут отстать либо опередить время на одну миллиардную долю секунды за период немногим более одних суток. Для сравнения: рубидиевые часы на аппаратах Galileo имеют заявленную стабильность на уровне 1,8 наносекунды за 12 часов, то есть их гарантированная точность ниже в четыре раза.
В аппаратах «Глонасс-М», составляющих основу группировки сегодня, применяются цезиевые стандарты частоты. В экспериментальных спутниках «Глонасс-К» (их два на орбите) наряду с цезиевыми часами испытываются и рубидиевые стандарты. На первом аппарате рубидиевые часы работали нестабильно — были зафиксированы отказы. Конструкторы посчитали, что они были обусловлены ненадлежащим качеством комплектующих элементов. Решение проблемы заняло время, в результате чего второй экспериментальный «Глонасс-К» полетел через 3 года после того, как стартовал первый, хотя их планировали запустить в течение одного года.
По словам Аркадия Тюлякова, замгендиректора Российского института радионавигации и времени (РИРВ) по системам и средствам частотно-временного обеспечения, проблему удалось решить.
— Рубидиевый стандарт на втором спутнике работает великолепно — характеристики превышают параметры, заданные техническим заданием, минимум в два раза, — говорит Тюляков. — Они демонстрируют стабильность на уровне 4–6 наносекунд в сутки. Нам удалось проанализировать и решить те проблемы, которые возникали при испытаниях рубидиевого стандарта на предыдущем аппарате. Поэтому в ближайших аппаратах, производство которых планируется начать в этом году, будут использоваться цезиевые и рубидиевые стандарты частоты. В отношении перспектив использования водородного стандарта частоты у нас пока нет абсолютной уверенности, потому что результаты Galileo нас пока не убедили. Доступных результатов, показывающих работу водородных стандартов на борту спутников Galileo, у нас пока нет.