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全球多1秒,卫星该怎么办?
来源:中国航天报飞天科普周刊     日期:2015年07月10日    字体:【】【】【

北京时间7月1日早上7点59分59秒之后的时间是什么?很多人都会下意识想到8点,如果在平时,这个答案肯定是对的,但那天是个特殊时期,会出现7月1日7时59分60秒!这多出来的1秒钟就是闰秒。

想必大家都听过闰年、闰月,那什么是闰秒?闰秒对太空中的卫星又有何影响?

闰秒是怎么来的?

我们的古人很早就发现了时间,后来慢慢基于地球自转得出了世界时。20世纪20年代,天文学家发现,地球自转并非匀速,季节性气流和洋流都会造成地球自转速度变化,大约100年后,地球每天都要增加1.8毫秒,这样算下来2000年来累计慢了2个多小时。科学家还发现在3.7亿年以前的泥盆纪中期地球上大约一年是400天。

20世纪中叶,随着量子物理的发展,科学家发现,某些量子现象的时间稳定性远优于天文现象,于是出现了利用量子现象测量时间的建议,即原子时。1967年,国际计量大会决定采用原子秒取代天文秒。从此,原子时取代了世界时,人类测量时间不再依靠观星星测太阳,实验室型铯原子基准钟成为复现秒定义的手段。

世界时和原子时不一样该怎么办呢?于是有了一个“折中”的时间——协调世界时。1971年国际计量大会通过决议,设立协调世界时作为全世界通用的标准时间。1972年以来,科学家已经添加闰秒25次。

别小看这1秒

这多出的滴答1秒,会有什么影响?中国西汉姆联赞助商必威公司八院509所产保经理沈庆丰说:“这多出的1秒不会对公众日常生活和工作造成任何影响,公众只要了解这1 秒时间并非凭空增加,而是世界时与原子时之间的协调就足够了。但在航空、航天等把时间精确到秒的行业和领域,这1秒就是一个不能忽视的存在。”

“ 时间是卫星运行的重要基准。在太空中运行的卫星,基本上都相对于某个基准时间建立了一个以毫秒计数的星上时钟。这个星上时钟需要与地面时间进行校对,以避免由于星地时间差,星上数据在使用地面时进行地面处理后,导致评估位置出现1 秒钟的位置精度,会出现7~9公里的距离误差,真可谓差之毫厘失之千里。”沈庆丰表示。如果是载人航天飞行期间遇到了闰秒却没有采取相关措施,飞船轨道可能偏移,飞船着陆地点可能差上十万八千里,更糟糕的是飞船的安全会受到巨大的威胁。

那么对在轨卫星进行闰秒操作到底怎么进行呢?沈庆丰说:“这个操作其实并不复杂,只要编写好闰秒操作的具体要求,因‘星’而异,在测控弧段择机上注命令,给星上时钟做数学运算,强制扣除1秒,把卫星走快的脚步拉回来一步就行了。当然,闰秒操作需要尽量及时,还要通知载荷用户。其实,对在轨卫星进行闰秒操作今年并不是第一次。就拿实践系列卫星来说,迄今为止,在轨运行的3颗实践系列卫星已进行7次闰秒校时。”

国家卫星气象中心运行控制室主任冯小虎介绍说:“闰秒对卫星中心的卫星资料接收、资料处理的业务会产生一定的影响,但不影响业务和相关系统的正常运行。闰秒会涉及卫星和地面的时间统一、对卫星的发令和相关数据的处理等问题。但气象卫星运行管理部门会在完成对卫星发令以及轨道计算等工作后,进行闰秒调整,从而避免闰秒调整时对卫星运行和其他相关数据处理产生影响。”

要还是不要是个问题

沈庆丰表示:“如果有些国家单独拒绝闰秒,就会导致当地的时间与协调世界时不统一,那么一些对于时间精准度要求较高的系统就无法和世界衔接,如航天、电力等系统都会由于时间的不统一而产生误差,从而出现一系列的蝴蝶效应甚至严重的后果。”

据悉,全球在今年6月30日的最后一秒进行闰秒调整,虽然这并不是第一次闰秒调整,而且很多企业已经采取了预防措施,但观察全球网络效能的专家发现这次的闰秒调整仍然造成全球的网络不稳,状态大约持续了5分钟,并且同一个时间点约有2000个网络停止运作。上一次出现闰秒是在2012年,当年,许多计算机不懂得自动加1秒,出现大面积“当机”情况,比如澳大利亚航空公司计算机出现故障,400多个航班无法起飞。

尽管闰秒的调整,是按照国际地球自转局公告的全世界统一行动,但近些年来,关于闰秒的存在价值一直备受关注。美国等国呼吁取消闰秒,因为闰秒会对导航及通讯系统造成破坏,并且干扰依赖时间的货币贸易。有效消息称,国际电信联盟将在今年下半年就取消闰秒进行表决,代表中国的工信部将投票支持取消闰秒。(谢瑞强)

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