Физика от природы.

Полное название документа: Гравитационное влияние на частотно-временные характеристики
часов навигационных спутников ГЛОНАСС. Ссылка на документ: https://sgugit.ru/upload/geosibir/sborniki/2022/tom-8-2/041-046.pdf

В документе по завереннии источника присутствуют поправки по СТО и ОТО, смотрим.

С. А. Алексейцев, В. К. Бадер, В. Д. Рачков, А. С. Толстиков.

Западно-Сибирский филиал Федерального государственного унитарного предприятия «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений», г. Новосибирск, Российская Федерация 2 Сибирский государственный университет геосистем и технологий, г. Новосибирск, Российская Федерация * e-mail: alekseytsev.94@mail.ru

Аннотация. В работе рассмотрен один из путей совершенствования глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) ГЛОНАСС методом введения в штатную группировку навигационных космических аппаратов (НКА) высокоорбитального сегмента спутников, для которых высота в апогее значительно превышает высоту в перигее, а также спутников с геосинхронными орбитами.

Такое совершенствование космического созвездия навигационной системы позволяет достичь увеличения качества навигационной информации потребителей. Рассмотрен вопрос применения межспутниковых измерений (МСИ) с целью повышения информативности траекторных измерений НКА. При этом достигается уменьшение интервала времени между закладками эфемеридно-временного обеспечения (ЭВО) до 2-х часов. Рассмотрено влияние факторов релятивистской и нерелятивистской природы на эфемеридно-временные параметры высокоорбитального космического комплекса (ВКК), где особое внимание уделено влиянию гравитационного потенциала.

Ключевые слова: навигация, высокоэллиптическая орбита, геосинхронная орбита, атомные стандарты времени, спутниковое созвездие

Введение. В стратегической повестке АО ГЛОНАСС на период до 2024 года обозначены ключевые направления совершенствования существующих сегодня решений в области обеспечения потребителей качественной высокоточной информацией об их запрашиваемых навигационных параметрах. В круг сфер деятельности компании входят как транспортно-логистический, так и инфраструктурнотелекоммуникационный сегменты. Данные направления также входят и в перечень целевых программ развития Российской Федерации, и, поэтому, обладают особым приоритетом стратегической линии России. Анализ тактико-технических характеристик зарубежных аналогов ГНСС ГЛОНАСС, таких как «Галилео» – Европейский союз, «Beidou» – КНР, «GPS» – США, а также региональных навигационных систем «DORIS» – Франция, «IRNSS» – Индия, «QZSS» – Япония, показал, что Россия отстает от них по показателям точности шкал бортовых стандартов времени (табл. 1) [1].

Сложность эксплуатации спутникового сегмента системы связана с тем, что основная часть измерительных станций ГЛОНАСС находится на ограниченной территории Российской Федерации. Вследствие этого покрытие орбит навигационных спутников (НС) измерениями составляет 45%, чего недостаточно для формирования качественного ЭВО системы. Ограниченность расположения средств закладки ЭВО на НС не позволяет обновлять такую закладку чаще, чем 1–2 раза в сутки. Ресурс повышения качества навигационной информации Уход бортовых шкал времени вызван физической нестабильностью бортовых стандартов времени и частоты и отсутствием точных моделей учета этих нестабильностей в реальном и прогнозируемом времени. Контрмерой к описанным механизмам возникновения расхождений шкал времени ГНСС с координированным временем является максимально точный учет описанных механизмов. На сегодняшний день архитектура построения ГНСС некоторых стран позволяет реализовывать эффективные меры по увеличению показателей их точности путем введения большего количества НКА в существующие группировки. В табл. 2 представлены актуальные данные по техническому оснащению НГСС передовых стран в данной области [1].

Помимо ГНСС быстро развивается комплекс широкозонных дифференциальных систем, таких как European Geostationary Navigation Overlay System
(EGNOS, EU), Wide Area Augmentation System (WAAS, USA), The GPS Aided Geo
Augment Navigation System (GAGAN, India), Региональная система дифференциальной коррекции (РСДКМ, Россия) [2].
Модернизация существующей 24-спутниковой группировки предполагается добавлением 6 спутников на околокруговых орбитах, что повысит качество
навигационной информации потребителей.
Значительный ресурс по точности информационных измерений может быть
достигнут расширением межспутниковых измерений. При этом, в качестве обработчика этих измерений может быть использована как станция на Земле, так и НКА
с геостационарной орбитой, т. е. с минимизированными либо точно учтенными влияниями эффектов релятивистской и нерелятивистской природы на бортовые стандарты часов.

Обращаю ваше внимание: стандарты часов, а не время.

Циклограммы обмена межспутниковой информацией для расширенной группировки из 30 спутников также должны быть усовершенствованы.
Отдельный вопрос возникает с размещением геостационарного сегмента
опорных часов, с которыми будут сверяться остальные НКА. Такой системный
хранитель времени, расположенный в космическом пространстве, позволит избавиться от влияния тропосферной и ионосферной задержек радиоволн.
Таким образом, ресурс по увеличению точности выдаваемых координат может быть реализован совершенствованием следующих направлений:
разработкой и введением бортовых аппаратов межспутниковых измерений (БАМИ), осуществляющих алгоритмы синхронизации шкал времени группировки беззапросными методами;

расширение рабочих полос частот используемых литер;
организацией устойчивого информационно-измерительного поля внутри
спутниковой группировки, основанного на принципах роевого интеллекта [3, 4];
повышением стабильности бортовых стандартов частоты и времени и разработкой более точных аналитических моделей прогнозирования ухода соответствующих шкал;
вывод на орбиту высокоорбитальной и геосинхронной группировок НКА.
Среди факторов, влияющих на эфемероидно-временные параметры НКА
высокоорбитального сегмента, можно выделить следующие (табл. 3).
Влияние данных факторов неодинаково. Степень их влияния полностью зависит от траекторных параметров НКА и более всего сказывается для высокоорбитального сегмента (ретрансляционного). Исходя из сказанного, представляет
бесспорный практический и научный интерес разработка модели учета данных
параметров (табл. 3) с целью повышения точности навигационной информации.

Таблица 3
Степени влияния факторов релятивистской и нерелятивистской природы
на бортовые шкалы времени
№ Эффект TS
1 Эффект Саньяка 100 нс
2 Гравитационный сдвиг частоты 36 нс
3 Вторая зональная гармоника 9,49 нс
4 Смещение из-за орбиты НС 23 нс
5 Возмущения из-за Солнца и Луны 10 пс
6 Тонкие релятивистские эффекты 0,03 нс

Влияние гравитационного потенциала на бортовые шкалы времени.

Уход бортовой шкалы времени, вызванный релятивистским эффектом разности потенциалов для разных высот точек установки часов, может быть оценен соотношением (1)

где t – текущий момент координатного времени; 0 ( ) t – собственное время часов
в момент координатного времени 0t ; 0t – начальный момент координатного времени; m – нормальное ускорение силы тяжести; Hm
— высота над поверхностью
геоида; c – скорость света в вакууме. А где релятивитские поправки?
На рис. 1 показаны уходы бортовых часов для разных высот круговых орбит
НКА.

Рис. 1. Вычисленные значения ухода бортовых шкал времени, обусловленные влиянием гравитационного поля Земли

То есть на Рис. 1 изображено влияние закона всемирного тяготения Ньютона (гравитации) на часы, а где СТО и ОТО?

В 2016 году на территории Республики Алтай было получено экспериментальное подтверждение теоретических предпосылок общей теории относительности по воздействию гравитации на ход часов атомных стандартов [6]. Атомные стандарты часов были расположены в двух точках, различающихся высотами над поверхностью Земли. Правильно, различающихся высотами строго в соответствии с Законом Всемирного Тяготения Ньютона.

Были зафиксированы данные о скорости хода часов в двух точках – с. Шебалино и Семинского перевала (рис. 2). Для тех кто не понял: зафиксированы данные о скорости хода часов, а не изменение времени.

Рис.2 Экспериментально измеренные тренды хода времени атомных стандартов частоты, находящихся на разных высотах относительно Земли Различный угол наклона линейных трендов говорит о разности скорости хода часов, находящихся на различных высотах правильно, строго в соответствии с Законом Всемирного Тяготения Ньютона.

Заключение: На основе проведенного анализа технической комплектации современных ГНСС можно уверенно сказать, что существующий на сегодняшний день ресурс повышения точности навигации в России может быть достигнут совершенствованием двух направлений, а именно: запуском ВКК и введением МСИ для всех единиц группировки; совершенствованием математических моделей учета нестабильности бортовых шкал времени и физических эффектов релятивистской и нерелятивистской природы. Небольшой кусочек паранойи, правильнен нестабильности бортовых часов, ибо время не меняется и физических эффектов релятивистской и нерелятивистской природы. Так как никаких релятивистских и нерелятивистских эффектов в природе нет, даже исходя из данного документа. Внимания заслуживает также техническая реализация аппаратуры БАМИ, где потребуется пересмотреть технические решения приемо-передающих систем и узлов с целью обеспечения необходимого трафика и точностных характеристик радиотрасс. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС [Электронный ресурс].– URL: https://www.glonass-iac.ru/guide/glonass.php, дата обращения 10.06.2022. 2. Демьянов В. В. Тенденции развития технологий GNSS и направлений их применения на транспорте / В. В. Демьянов, О. Б. Имарова // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2018. – Т. 58, № 2. – С. 82–90. – DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).82-90. 3. Саймон Д. Алгоритмы эволюционной оптимизации. – М.: ДМК Пресс, 2020. – 940 с. 4. Миллер, П. Роевой интеллект: Муравьи, пчелы и птицы способны многому нас научить // National Geographic Россия. – 2007. – № 8. – С. 88–107. 5. Липатников Л. А. Релятивистский эффект в часах приемников ГНСС. Вестник Сибирской государственной геодезической академии. – 2011. – № 3 (16). – С. 45–52. 6. Gienko E.G., Kopeikin S.M., Kanushin V.F., Karpik A.P., Tolstikov A.S., Goldobin D.N., Kosarev N.S., Karaush A.A., Ganagina I.G., Mazurova E.M. The determination of heights differences by gravity frequency shift of mobile standard // Материалы VIII Международного симпозиума. Санкт-Петербург, 14–16 сентября 2016 г. © С. А. Алексейцев, В. К. Бадер, В. Д. Рачков, А. С. Толстиков, 2022

В данном документе кроме шизофренических упоминаний о релятивитских поправках, ничего доказующего СТО и ОТО Эйнштейна НЕТ.

Разбор документа сделал Брюховиченко Андрей Васильевич владелец сайта.