歐洲航天局在荷蘭的技術中心已開始執行基於脈衝星的時鐘。‘PulChron’系統使用來自多個快速旋轉中子星的毫秒頻率無線電脈衝來測量時間的流逝。

從11月底開始執行，這個基於脈衝星的定時系統在荷蘭Noordwijk的歐洲航天局ESTEC機構的伽利略定時和大地測量驗證設施中託管，並依靠歐洲五座射電望遠鏡陣列正在進行的觀測。

脈衝星包裹在超新星泡沫中

中子星是宇宙中密度最大的可觀測物質，由爆炸的恆星坍塌的核心形成。從宇宙的角度來說，它們很小，直徑大約為12公里，它們的質量仍然比地球太陽高。

脈衝星是一種快速旋轉的中子星，具有從其極點發射輻射束的磁場。因為它們的自旋——透過極高的密度保持穩定——從地球上看脈衝星似乎發射出非常規則的無線電爆發——如此之多，以至於在1967年，它們的發現者，英國天文學家Jocelyn Bell Burnell，最初認為它們可能是“小綠人”的證據。

監督PulChron專案的導航工程師Stefano Binda解釋說：“PulChron旨在證明基於脈衝星的時間標尺對於生成和監測衛星導航定時，特別是伽利略系統時間的有效性。”

“基於脈衝星測量的時間刻度在短期內通常不如使用原子或光學時鐘的時間刻度穩定，但在幾十年或更長時間內，超過任何單個原子鐘的工作壽命，它可能具有長期競爭力。

此外，這種脈衝星時間尺度的工作完全獨立於原子鐘技術——它不依賴於原子能狀態之間的轉換，而是依賴於中子星的旋轉。

PulChron從包括歐洲脈衝星定時陣列——荷蘭的Westerbork合成射電望遠鏡、德國的Effelsberg射電望遠鏡、英國的Lovell望遠鏡、法國的Nancay射電望遠鏡和義大利的Sardinia射電望遠鏡的五個100米級射電望遠鏡中獲取了成批的脈衝星測量。

這項多國努力監測了歐洲天空中的18顆高精度脈衝星，以找出任何定時異常，引力波的潛在證據——由強大的宇宙事件引起的時空結構的波動。

對於PulChron，這些射電望遠鏡的測量是用於利用伽利略定時和大地測量驗證設施中的裝置來操縱有源氫脈澤原子鐘的輸出——結合其極端的短期和中期穩定性和脈衝星的長期可靠性。一個紙鍾記錄也產生出來的測量，為後續的後續處理檢查。

歐空局在伽利略計劃的早期建立了計時和大地測量驗證設施，首先準備歐空局的兩顆GIOVE測試衛星，然後支援“伽利略系統時間”的跨越世界的伽利略系統，該系統需要保持精確到幾十億分之一秒。該設施繼續作為伽利略表現的獨立尺度，與全球各地的監測站相連，以及異常調查的工具。

ESTEC的原子鐘

Stefano補充道：“TGVF為PulChron提供了一個完美的主機，因為它能夠毫不費力地整合這些新元件，而且在時間應用方面具有悠久的傳統，甚至被用於同步伽利略衛星本身的時間和頻率偏移。”

PulChron的精確度正在使用歐空局鄰近的UTC實驗室監測到幾十億秒，該實驗室利用三個這樣的氫原子脈澤時鐘和三個銫時鐘來產生高度穩定的定時訊號，有助於設定協調世界時間，UTC——世界時間。

因此，可以跟蹤脈衝星時間從ESTEC UTC時間的逐漸轉移——預計每天大約有200萬億分之一秒。

該專案透過歐空局的導航創新和支援方案（NAVISP）得到支援，將歐空局來之不易的專業知識從伽利略和歐洲的EGNOS衛星增強系統應用到新的衛星導航以及更廣泛的定位、導航和定時。