Антропов С.Ю., Глазов Е.Ю., Карауш А.А., Наумов А.В., Норец И.Б., Смирнов Ю.Ф. «Характеристики долговременной нестабильности водородных стандартов частоты и шкал времени ГЭВЧ» Труды Института прикладной астрономии РАН № 65, с. 3-6 (2023)

Хранение и воспроизведение единиц времени на эталонах государственной службы времени и частоты производятся на основе наблюдений за группой квантовых стандартов частоты. В результате формируются аналитическая и физическая шкалы времени. Аналитическая шкала времени представляет собой ряд поправок к сигналам 1 Гц квантовых стандартов частоты, а физическая – формируемые при помощи оборудования сигналы 1 Гц, приближенные по моменту к числовым значениям аналитической шкалы времени. Погрешность хранения шкал времени в основном определяется нестабильностью квантовых стандартов частоты. С целью уменьшения нестабильности частоты в состав Государственного эталона единиц времени, частоты и национальной шкалы времени (ГЭВЧ) включены водородные стандарты частоты и времени с улучшенными характеристиками. Предложены изменения в алгоритм формирования физической шкалы времени, в частности, изменена периодичность выполнения группового анализа данных внутренних сличений и расчетов аналитической шкалы времени с 1 раза в сутки до 1 раза в 3 мин. В результате обработки данных внутренних сличений частот водородных стандартов выполнены оценки индивидуальной нестабильности частоты отдельных водородных стандартов для значений интервала времени измерения не более 1 суток. Оценка нестабильности частоты водородных стандартов для значений интервала времени измерения более 1 суток проводилась относительно международной шкалы времени TAI по данным внешних сличений, публикуемых BIPM. Использование данных BIPM позволило также провести оценки нестабильности частоты водородных стандартов зарубежных лабораторий. Включение новых водородных стандартов в состав ГЭВЧ позволило добиться лучших, по сравнению с зарубежными квантовыми стандартами частоты, показателей нестабильности частоты. Как следствие, улучшилась прогнозируемость хода водородных стандартов, в результате чего удельный вес отечественных водородных стандартов частоты и времени в формирование международной шкалы времени TAI превысил веса квантовых стандартов частоты других ведущих лабораторий мира.

Иванов Д.В., Рахимов И.А., Дьяков А.А., Олифиров В.Г., Ильин Г.Н., Петерова Н.Г., Топчило Н.А., Ипатов А.В., Андреева Т.С., Хвостов Е.Ю., Быков В.Ю. «Итоги исследований Солнца по наблюдениям солнечных затмений на радиотелескопах ИПА РАН за период 1999–2022 гг.» Труды Института прикладной астрономии РАН № 65, с. 7-22 (2023)

Изначально радиоастрономический РСДБ-комплекс «Квазар-КВО» ИПА РАН был предназначен для решения задач в области космической геодезии. Однако его технические характеристики оказались очень подходящими для проведения исследований микроволнового излучения Солнца, при использовании наблюдений солнечных затмений. Они ведутся на радиотелескопах ИПА РАН уже в течение двух 11-летних циклов солнечной активности 1999–2022 гг. Задача данной работы состояла в том, чтобы обобщить полученные результаты с целью определения возможностей и перспектив дальнейшего развития исследований Солнца в ИПА РАН. В статье представлен обзор всех 9 проведенных наблюдений затмений. Приведено краткое описание используемого метода наблюдений и их обработки, а также технических характеристик приемной аппаратуры и системы регистрации. Использованный метод считается наилучшим по точности координатных измерений и позволяет достичь предельно допустимое дифракцией значение ∼3 угл. сек. Приведены основные результаты наблюдений, касающиеся тонкой пространственной структуры и спектрально-поляризационных характеристик отдельных локальных деталей источников излучения (солнечные пятна, межпятенное излучение, радиогрануляция, протуберанцы). Выполнено измерение эффективной яркостной температуры Солнца и его радиорадиуса. Анализ результатов показал, что с развитием инструментальной базы качество полученных результатов постоянно увеличивалось и в настоящее время находится на хорошем современном уровне. Для дальнейшего повышения качества и результативности исследований рекомендуется дополнить их более длинными, внезатменными наблюдениями Солнца с использованием новых методик, выбирая моменты, когда инструменты не задействованы для выполнения основных навигационных задач.

Карпешин Ф.Ф., Витушкин Л.Ф. «О проблемах создания ядерно-оптического стандарта частоты на основе ²²⁹Th» Труды Института прикладной астрономии РАН № 65, с. 23-28 (2023)

Наиболее вероятным кандидатом на роль ядерно-оптического стандарта является 8-эВ изомер ²²⁹Th изотопа ядра тория. Обсуждаются пути использования резонансных свойств электронной оболочки как оптического резонатора для создания лазерно-ядерных технологий, необходимых для оптической накачки ядерных изомеров и других манипуляций над атомными ядрами, ведущих к созданию стандарта частоты следующего поколения и ядерно-оптических часов на их основе. Реализация проекта требует уточнения энергии изомера вплоть до ширины ядерной линии. Это можно сделать путем резонансной оптической накачки. Ее практическое воплощение невозможно без использования резонансных свойств электронной оболочки. В нейтральных атомах они сводятся к внутренней конверсии, в ионизованных – ее место занимает резонансная конверсия. Первый путь предполагается в виде реализации на базе университета JILA. Внутренняя конверсия приводит к уширению ядерной линии на девять порядков величины, что облегчит поиск резонанса до практически реализуемого уровня. В статье подробно рассмотрен второй путь. Показано, что он позволит повысить эффективность эксперимента еще на 3–5 порядков величины. В статье разбираются важные принципы резонансной оптической накачки, такие, как наличие конечной ширины у промежуточного электронного состояния, и другие, которые обычно упускаются из виду с фатальным результатом для эксперимента.

Макоев Г.А., Хайкин В.Б. «Результаты моделирования многолучевых диаграмм направленности и эффективности ESMT в фокусе Кассегрена в диапазоне 1–3 мм» Труды Института прикладной астрономии РАН № 65, с. 29-41 (2023)

Новые одиночные миллиметровые/субмиллиметровые телескопы сегодня очень востребованы в Евразии, так же, как и их включение в миллиметровую/субмиллиметровую РСДБ. Цель данной работы – получение многолучевых диаграмм направленности ESMT в диапазоне 2–3 мм и оценка аберрационных потерь эффективности ESMT в диапазоне 1–3 мм для схемы Кассегрена без использования третичной оптики. Это позволит оценить возможности использования малоформатных матриц в фокусе Кассегрена ESMT для антенных измерений и калибровочных наблюдений, включая моментальные наблюдения большей части диска Луны, а также для спектральных наблюдений протяженных галактических объектов и активных областей Солнца. Методом прямого интегрирования апертурного поля были рассчитаны одиночные и многолучевые диаграммы направленности ESMT из фокуса Кассегрена на волне 3 мм и 2 мм для плоской матрицы 9×9 приемников (первичных облучателей), что близко к допустимому пределу. Различными методами также рассчитаны аберрационные потери эффективности ESMT в диапазоне 1–3 мм для матричного режима работы из вторичного фокуса. Показано, что наиболее существенной аберрацией в фокусе Кассегрена в поле зрения 15×15′ и более является кривизна поля изображения. Приведены результаты моделирования диаграммы направленности, фазовой ошибки в раскрыве, ожидаемых аберрационных потерь эффективности по Рузе и Шилу в сравнении с телескопом ALMA и антенной MMA.

Топчило Н.А., Нагнибеда В.Г., Петерова Н.Г. «Опыт исследований прилимбовой зоны Солнца по наблюдениям на крупных полноповоротных радиотелескопах» Труды Института прикладной астрономии РАН № 65, с. 42-53 (2023)

Наблюдения прилимбовой зоны имеют особое значение для исследований атмосферы Солнца, поскольку дают информацию о ее высотной структуре. Наблюдаемые на микроволнах хромосфера, переходная область и нижняя корона содержат большое количество нестационарных 3-мерных структур разных типов и размеров, трудности изучения которых значительно увеличиваются в этой зоне из-за наличия сильного общего высотного градиента яркости. Так что обычно используемый в радионаблюдениях метод растрового картографирования при выделении источников на лимбе Солнца приводит к большим ошибкам. Целью данной работы является демонстрация возможностей повышения точности прилимбовых наблюдений на существующих крупных полноповоротных антеннах. Ранее, при использовании подобных радиотелескопов, имеющих характерный размер диаграммы направленности в несколько угловых минут, для устранения указанных ошибок был предложен иной метод – круговое сканирование (Топчило, 1983), когда телескоп выполняет круговые относительно центра Солнца сканы. Этот и другие разработанные методы были реализованы в начале 1980-х годов на радиотелескопе РТ-22 ФИАН, а в конце 1980-х и на РТ-22 КрАО. Подобные методы много лет использовались для картографирования Солнца на радиотелескопе РТ-7.5 МГТУ им. Баумана на волнах 3.4 и 2.5 мм. Для демонстрации преимуществ новых методов в статье приведены результаты проведенных в 1980–1990-х годах наблюдений солнечных протуберанцев за лимбом Солнца и волокон на диске в прилимбовых областях на волнах 8 мм и 1.35 см. Определены их положение, размеры вдоль лимба и высоты, измерено магнитное поле. Отмечены случаи наблюдений подъема и разрушения протуберанцев, а также выбросов корональной массы (СМЕ). Измерены значения радиорадиуса Солнца. Исходя из нашего опыта, можно заключить, что предложенные методы, без сомнения, могут быть реализованы и на радиотелескопах, входящих в комплекс «Квазар-КВО» ИПА РАН. Определен круг перспективных научных задач по солнечной тематике и требования к организации наблюдений и их программному обеспечению.