Zegary te są regularnie porównywane, a ich wyniki analizowane przez Międzynarodowe Biuro Miar (BIPM), które co miesiąc wylicza wspólną międzynarodową skalę czasu UTC i publikuje poprawki dla lokalnych fizycznych realizacji skali czasu UTC(k). W Polsce jest to UTC(PL), utrzymywana przez Główny Urząd Miar i będąca podstawą do wyznaczania czasu urzędowego, oraz UTC(AOS), utrzymywana przez Obserwatorium Astrogeodynamiczne CBK PAN w Borówcu i będąca podstawą do prowadzenia obserwacji astrogeodnymicznych i rozwijania technik transferu czasu.
Szczególną rolę w powyższym procesie pełnią pierwotne wzorce częstotliwości, czyli fontanny cezowe. Są to najdokładniejsze urządzenia do pomiaru czasu, które realizują bezpośrednio obowiązującą obecnie definicję sekundy w układzie SI na podstawie właściwości atomów cezu. Fontanny cezowe nie tylko pozwalają na utrzymywanie bardzo stabilnego sygnału częstotliwości, ale przede wszystkim pozwalają sprawdzać i korygować działanie innych zegarów atomowych, a także nieznacznie korygować częstotliwość średniej ważonej wyznaczanej przez BIPM przy tworzeniu skali UTC. Dzięki fontannom cezowym możliwe jest utrzymywanie jednolitego i niezwykle precyzyjnego czasu na całym świecie, spełniającego w sposób ciągły ściśle warunki zapisane w definicji sekundy w układzie SI, bez obawy, że z czasem ulegnie odstrojeniu, jak to się dzieje z każdym pojedynczym zegarem. W skali makro oznacza to m.in. niezawodność działania satelitarnych systemów nawigacyjnych, synchronizacji w telekomunikacji czy porównywalności wyników badań naukowych, a w skali mikro – możliwość korzystania z najnowszych technologii i wysokiej jakości usług.
W ramach zamówienia realizowanego przez brytyjski National Physics Laboratory (NPL ) do polski sprowadzone zostały dwa stanowiska pierwotnych wzorców częstotliwości – fontanny cezowe. Pierwotna koncepcja zakładała użytkowanie jednej z nich w siedzibie Głównego Urzędu Miar w Warszawie, jednak ze względu na ograniczenia powodowane przez nieoptymalne środowisko pracy w centrum stolicy wzorzec został umiejscowiony w Poznańskim Centrum Superkomputerowo Sieciowym (PCSS), do czasu uruchomienia dedykowanego laboratorium w Świętokrzyskim Kampusie Laboratoryjnym GUM (ŚKLGUM). Okres budowy Kampusu został spożytkowany na zbudowanie i przeszkolenie kadry, która będzie w stanie utrzymać i rozwijać stanowisko fontanny cezowej w docelowym miejscu działania.
Otwarcie ŚKLGUM oraz przystosowanie infrastruktury w tamtejszym Laboratorium Czasu i Częstotliwości pozwoliło na rozpoczęcie procesu administracyjnego i technicznego, którego celem było oficjalne przekazanie aparatury użytkowanej przez CBK PAN na rzecz GUM oraz fizyczne przeniesienie stanowiska fontanny cezowej pomiędzy Poznaniem, a Kielcami.
Pracownicy Laboratorium Nowych Technologii Czasu i Długości ŚKLGUM, we współpracy z przedstawicielami Obserwatorium Astrogeodynamicznego CBK PAN, przygotowali szczegółowe wytyczne dotyczące wymogów transportu oraz zabezpieczenia komponentów stanowiska fontanny cezowej – m.in. pojazd wykorzystany do transportu musiał pozwalać na utrzymanie zadanej temperatury przestrzeni ładunkowej, wymagana była wysoka klasa amortyzacji pneumatycznej. Po udanym przewiezieniu pierwotnego wzorca częstotliwości w dniu 23.04.2026 został on pomyślnie zainstalowany i uruchomiony przez ekspertów z ŚKLGUM oraz CBK PAN pod koniec kwietnia 2026. W trakcie pierwszych testów potwierdzono poprawne działanie całej aparatury badawczej oraz przeprowadzono szkolenie stanowiskowe dla pozostałych pracowników Laboratorium.
Aktualnie trwający okres rozruchu po transporcie stanowiska nie wykazał jego degradacji w wyniki całego przedsięwzięcia. Specjalistyczna infrastruktura ŚKLGUM zapewnia bardzo stabilne warunki środowiskowe w nowym miejscu pracy fontanny cezowej, co powinno mieć pozytywne przełożenie na uzyskiwane w przyszłości wyniki pomiarowe.
Obecność w Polsce dwóch nowoczesnych fontann cezowych – w Obserwatorium Astrogeodynamicznym CBK PAN w Borówcu oraz w Kampusie Laboratoryjnym GUM w Kielcach – połączonych dedykowanym światłowodowym systemem ultradokładnego transferu czasu i częstotliwości, stanowi istotny krok w rozwoju krajowej infrastruktury metrologicznej czasu i częstotliwości oraz zwiększenia udziału Polski w międzynarodowym systemie wyznaczania skal czasu..
Takie rozwiązanie przynosi przede wszystkim znaczące zwiększenie dostępnych możliwości rozwoju oraz niezależności i odporności krajowego systemu utrzymywania czasu urzędowego, a także prowadzonych w Polsce prac badawczo-rozwojowych w zakresie budowy i rozwoju zegarów optycznych. Możliwość bezpośredniego porównywania dwóch niezależnych pierwotnych wzorców częstotliwości z dokładnością rzędu kilkudziesięciu pikosekund pozwala na bieżącą kontrolę stabilności i poprawności generowanej skali czasu, ogranicza zależność od zewnętrznych źródeł synchronizacji i pozwala na dokładniejszą weryfikację wpływu lokalnych czynników na pracę porównywanych fontann cezowych.
Połączenie światłowodowe umożliwia również prowadzenie zaawansowanych badań naukowych w dziedzinie ultradokładnego transferu czasu i częstotliwości, nowoczesnych optycznych wzorców czasu, synchronizacji sieci telekomunikacyjnych oraz technologii wykorzystywanych w systemach kosmicznych, energetyce czy infrastrukturze krytycznej. Tego typu infrastruktura jest obecnie rozwijana jedynie przez najbardziej zaawansowane technologicznie państwa i stanowi podstawę przyszłych systemów precyzyjnej synchronizacji.
W praktyce oznacza to także możliwość budowy bardziej odpornej, rozproszonej krajowej skali czasu UTC(PL), zwiększenie dokładności polskich laboratoriów uczestniczących w tworzeniu światowej skali UTC oraz rozwój kompetencji w obszarze technologii czasu i częstotliwości. W przyszłości infrastruktura ta może stać się fundamentem krajowych systemów synchronizacji niezależnych od sygnałów satelitarnych GNSS, co ma szczególne znaczenie z punktu widzenia bezpieczeństwa państwa i odporności cyfrowej gospodarki.
Napisz komentarz
Komentarze