[实用新型]一种光速各向异性的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及空间物理学领域，尤其涉及与狭义相对论有关的一种光速各向异性测量装置。

背景技术

狭义相对论的一个基本原理就是光速不变原理，但是有一些相对性的理论认为在某些特定坐标系来看，光速不一定是不变的。从最早的迈克尔逊－莫雷实验到目前深空探测原子钟比对和观测双光子吸收一阶多普勒效应试验，都在试图寻找光速的空间各向异性，这些实验都在不同精度上证明了光速不变性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光速各向异性的测量装置，在更高的精度上测量光在不同转播方向速度是否一样。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种光速各向异性的测量装置，其特征在于，包括空间冷原子钟系统、第一微波时频传输系统和第二微波时频传输系统，

所述空间冷原子钟系统位于地球外空间的可移动装置上，

所述第一微波时频传输系统位于地球表面；所述空间冷原子钟系统与所述第一微波时频传输系统之间通过电磁波传递时间信号；

所述第二微波时频传输系统与所述第一微波时频传输系统处于不同地理位置，所述空间冷原子钟与所述第二微波时频传输系统之间通过电磁波传递时间信号。

作为优选的方案，所述第一微波时频传输系统包括第一接收机和第一外部参考源，第一接收机与第一外部参考源位于同一地理位置；所述第一接收机，用于接收所述空间冷原子钟系统参考时间，以及时间频率比对数据的上传；所述第一外部参考源，用于为所述第一接收机提供精确的同步时间信号；

所述第二微波时频传输系统包括第二接收机和第二外部参考源，第二接收机及第二外部参考源位于同一地理位置；所述第二接收机，用于接收所述空间冷原子钟系统参考时间，以及时间频率比对数据的上传；所述第二外部参考源，用于为所述第二接收机提供精确的同步时间信号。

所述第一微波时频传输系统为某一卫星定位系统地面接收站，所述第二微波时频传输系统为另一卫星定位系统地面接收站。

所述地球外空间的可移动装置为地球同步轨道卫星。

本实用新型能在更高的精度上验证光在不同转播方向速度是否一样。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。

图1为空间冷原子钟系统与第一、第二微波时频传输系统的位置关系及时间频率数据的传输示意图。

图2为在卫星轨道移动的空间冷原子钟系统与位于地表的第一、第二微波时频传输系统的位置关系及时间频率数据的传输示意图。

具体实施方式

如图1所示，空间冷原子钟系统位于地球外空间，第一、第二微波时频传输系统分别位于不同地理位置的地球表面。第一微波时频传输系统包括第一接收机和第一外部参考源，第一接收机与第一外部参考源位于同一地理位置；第一接收机用于接收空间冷原子钟系统参考时间，以及时间频率比对数据的上传；第一外部参考源用于为第一接收机提供精确的同步时间信号。在具体实施中，第一微波时频传输系统为某一卫星定位系统地面接收站。

第二微波时频传输系统包括第二接收机和第二外部参考源，第二接收机及第二外部参考源位于同一地理位置；第二接收机用于接收空间冷原子钟系统参考时间，以及时间频率比对数据的上传；第二外部参考源：为第二接收机提供精确的同步时间信号。在具体实施中，第二微波时频传输系统为另一卫星定位系统地面接收站。

根据图1所示的时间信号传递原理，第一、第二微波时频传输系统分别将其第一、第二接收机同步到其本地的第一、第二外部参考源上。然后，空间原子钟系统将自身时间频率同时向第一、第二接收机以电磁波方式发出。

设时间频率传递双方接收机在其各自外部参考源的同步下，获得的本地参考时间标准分别为T1、T2，残差分别为L1、L2，本地外部参考源时间频率标准为F1、F2，此时若接收机完全同步到外部参考源，则有L1=L2=0。

有关系式：

△T1=T1-T0   （1）

△T2=T2-T0   （2）

换用外部参考源后：

△T1=（F1-L1）-T0   （3）

△T2=（F2-L2）-T0   （4）

进一步推算有：

F1-F2=（△T1-△T2）+（L1-L2）   （5）

若接收机完全同步到外部参考源，即L1=L2=0，则有

F1-F2=△T1-△T2   （6）

式（5）、（6）即为第一、第二微波时频传输系统所在两地之间的时间频率传递偏差值。