Wenn Sie jedoch eine technisch versierte Person sind, dann bin ich sicher, dass Sie meinen Kampf mit Zeit und Zeittransport genießen werden. Darüber hinaus würde ich diesen Artikel allen alleinstehenden Damen als letzten Beweis dafür wärmstens empfehlen, dass die Wahl zwischen einem Investmentbanker und einem Geek ein Kinderspiel ist. Du wurdest gewarnt, meine Liebe!
Time generation and time transportation
Ja, wir sind umgeben von Zeitanzeigegeräten! Mobiltelefone, PCs, Mikrowellen, Videorecorder, Fernseher, digitale Uhren, Faxgeräte - Sie nennen es - es scheint, dass die Zeit überall ist!
Aber wo bleibt die Zeit Was Von?
Zeitgenerierung
Es mag seltsam klingen, aber die Zeit ist tatsächlich gebacken. Wie der Strudel meiner Frau - er kommt aus einem Ofen. Es gibt nur wenige Bäckereien auf der ganzen Welt, die die Zeit "backen". Und einmal am Tag kommen alle Bäcker zusammen und zeigen sich gegenseitig ihre Strudel. Nur um sicherzugehen, dass sie es richtig gemacht haben.
Natürlich nennen Wissenschaftler den Zeitstrudel nicht, noch nennen sie ihr Labor ein Backhaus, aber wenn man darüber nachdenkt, funktioniert es wirklich. Im Wesentlichen wird Zeit GENERIERT.
Aus Gründen, die später gezeigt werden, werde ich Sie durch die Küche von NICT in Japan führen. Männer in weißen Kitteln, die am National Institute of Information and Communications Technology arbeiten, nennen ihren Strudel JST - Japan Standard Time.
Da wir alle wissen, dass die genaueste Uhr eine Atomuhr ist, vermuten Sie, dass JST von einer Atomuhr erzeugt wird. Das stimmt nur teilweise, denn Zeitmeistern stehen nicht weniger als 22 Atomuhren zur Verfügung! Und so sieht die Küche aus: Es gibt 18 Cäsium-Atomuhren und 4 Wasserstoff-Maser. Plus ein Haufen Computer, natürlich.
Die Uhren sind in 4 Zimmern eingestellt und jeder Raum ist vollständig gegen elektromagnetische Strahlung abgeschirmt und auf einer konstanten Temperatur gehalten. Die Genauigkeit jedes Wasserstoff-Masers beträgt 1 Sekunde in 67 Millionen Jahren und Cäsiumuhren sind auf 1 Sekunde in 100 Millionen Jahren genau. Man könnte meinen, dass eine Uhr ausreicht, aber nein! Um die Zeit zu generieren, stecken sie sie alle auf einmal ein und berechnen dann den Mittelwert des Fehlers, synthetisieren das Ergebnis, verschieben die Uhr für 9 Stunden und voila - der JST-Strudel ist bereit!
Man muss japanische Bäcker lieben - sie sind wirklich lustig. Sie sagen,: Cäsiumuhren sind besser für lange Zeitstabilität (mehr als ein Tag) und Wasserstoff-Maser für kurzfristige Stabilität (weniger als einen Tag). Wie eine halbe Sekunde in 50 Millionen Jahren wäre wichtig. Aber für sie tut es das offensichtlich. Respekt!
Wie bereits erwähnt, treffen sich alle führenden nationalen Laboratorien einmal täglich, um ihre Zeit miteinander zu vergleichen. Das Endergebnis ist ein Master-Strudel namens International Atomic Time (TAI).
Zeitverteilung
Zurück zu JST.
Sobald die Zeit generiert ist, wird sie an die Endbenutzer verteilt. Und die Warteschlange der Benutzer ist lang: Jeder von Ihrem Internetdienstanbieter, Militär, Kernkraftwerksbetreibern, Transport, Versand, Rundfunk, Juristen - bis hin zu Ihrem Wecker am Krankenbett - hängt von nationaler Zeit ab und benötigt diese.
So läuft die Verteilerliste ab:
JST->
-Funk übertragen Zeit und Frequenz Standard [Digitaluhren und Uhren automatisch synchronisiert]
-Internetzeit [Netzwerk von ISPs]
-Modembenutzer [ernsthafte Jungs]
Die Benutzer auf der rechten Seite sind über Kabel oder Netzwerk mit der Bäckerei verbunden.Aber konzentrieren wir uns auf die magische Verteilung und Synchronisation der Zeit, die auf die geheimnisvollste Weise geschieht:
über Radiowellen!
Die Magie des Radios
Seit den 1920er Jahren wurde der Rundfunk als Vehikel zum Transport von Zeitsignalen eingesetzt.
Sie schalten Ihren lokalen Radiosender ein und nur wenige Sekunden vor den Nachrichten hören Sie "bip, bip, bip, beeep: Es ist 5 Uhr." So können Sie Ihre Uhr oder Uhr auf die korrekte Zeit einstellen. In diesem Szenario wird die Zeit offensichtlich per Funk übertragen, aber SIE sind derjenige, der die Einstellung oder Synchronisation Ihrer Uhr vornimmt.
Offensichtlich wäre es viel einfacher, wenn die Uhr irgendwie von selbst eingestellt (synchronisiert) wird, vorzugsweise mehr als einmal pro Tag. Und dank des Fortschritts in der Elektronik werden solche Synchronisationsgeräte heute sowohl in Uhren als auch in Uhren installiert. Solange Sie sich also im Umkreis eines Senders befinden, wird Ihr Zeitmesser automatisch auf die Landeszeit eingestellt und synchronisiert.
Was für eine geniale Lösung!
Einschränkungen von funkgesendeten Zeitsignalen
Ja, du hast das kommen sehen :-(
Das erste Problem bei der drahtlosen Synchronisation ist die Tatsache, dass nur wenige Länder ein Zeitsignal senden. Japan, Deutschland, Frankreich, USA, China, Großbritannien, Russland und Kanada sind "on air", aber jedes Land hat seinen eigenen Zeitverteilungsstandard. Daher funktioniert Ihre japanische Uhr in Deutschland nicht und eine Junghans Uhr kann in China nicht synchronisiert werden.
Das zweite Problem ist die Abdeckung: Während ein Funksignal eine unendliche Anzahl von Uhren gleichzeitig in seinem Abdeckungsbereich synchronisieren kann, nimmt die Stärke der Funksignale mit der Entfernung ab. Wenn Sie zu weit von einem Sender entfernt sind, findet die Synchronisierung einfach nicht statt.
Diese zweite Herausforderung führt uns zum Kern meiner Suche nach Funkzeitsignalerkennung und -dekodierung.
Die Herausforderung
Eine der größten Herausforderungen der Astronomie ist die gesamte Kunst und Wissenschaft der Finden lernen Dinge am Nachthimmel. Wie die Astronomie ist die Funksignalerkennung eine Herausforderung, da sie spezielle Ausrüstung, Geduld und viel "Glück" erfordert. Zu jeder Zeit sind Millionen von Funksignalen zu hören und zu erkennen. Einige von ihnen sind sehr stark - wie Ihr lokaler AM-Radiosender oder Fernsehsender. THERs sind nur unter ganz besonderen Bedingungen, zu bestimmten Zeiten der Nacht oder des Jahres, nachweisbar. Und wie Fernstarts sind einige von ihnen einfach zu schwach, um gehört zu werden!
Da Zeitsignale, wie JST, nur eine andere Form von Funksignalen sind, war ich vor ein paar Jahren wirklich begeistert von der Möglichkeit, sie zu "fangen" und zu dekodieren. Während eine Entfernung von 8.000 km 8-mal weiter vom Abdeckungsbereich eines japanischen Senders entfernt ist, hatte ich das Gefühl, dass dies unter den richtigen Umständen und bei angemessenem Geräteempfang möglich sein könnte.
Wie man in der Astronomie sagt: Man braucht nur ein größeres Teleskop. Oder in meinem Fall: eine größere Antenne!
Aber warum sollte ich überhaupt ein Zeitsignal einfangen wollen? Nun, weil ich Uhrmacher bin und das Sehen, Hören und Dekodieren der genauesten Zeitreferenz so wäre, als würde man die DNA-Struktur der Zeit unter einem Mikroskop betrachten. Oder die ersten Nanosekunden des Urknalls zu beobachten. Es ist schwierig, grenzt an das Unmögliche - und es macht definitiv Spaß, es auszuprobieren!
Erste Schritte
Erste Online-Recherchen zeigten, dass JST-Zeit als Funksignal mit einer Frequenz von 40 kHz übertragen wird. Der Sendestandort befindet sich am Mount Ohtakadoya, 7.983 km nördlich von Sydney. Die Ausgangsleistung des Senders beträgt 50 KW und dank seiner 250 m hohen Antenne und kilometerlangen Drahtes unter der Antenne beträgt seine abgestrahlte Leistung rund 12 KW. "Rego-Platte" des Senders: JJY.
Zwei Probleme werden sofort offensichtlich: Zuerst brauchte ich einen Empfänger, der auf 40KHz eingestellt werden konnte. Dies ist eine sehr niedrige Frequenz. Ihr AM-Autoradio geht auf 520KHz herunter, und einige Marine-Kommunikationsempfänger gehen auf 100KHz herunter. Selbst bei dieser Frequenz ist die Empfindlichkeit sehr schlecht - die meisten Empfänger sind einfach nicht für die Verfolgung von Niederfrequenzsignalen ausgelegt.
Das zweite Problem war die Größe der Empfangsantenne. Denken Sie daran, dass sich Uhren, die durch ein japanisches Zeitsignal synchronisiert werden, in unmittelbarer Nähe des Senders befinden. Im Gegenteil, ich bin 8.000 km entfernt. Je weiter man sich vom Sender entfernt, desto schwächer wird das Signal - und eine größere Empfangsantenne ist erforderlich!
Es gab eine Reihe anderer Probleme mit dem potenziellen Empfang - aber zum Glück waren sie mir damals nicht bewusst.
Der Empfänger
Im August 2010. Ich war über die Website eines italienischen Radioherstellers gestolpert, der kürzlich einen revolutionären Radioempfänger mit einer neuen Technologie namens Software Defined Radio (SDR) auf den Markt gebracht hatte. Zudem wurde die Gesamtempfangsleistung selbst bei einer so niedrigen Frequenz kaum beeinträchtigt. Dieses neue Konzept hatte weitere Vorteile im Vergleich zu Ihrem klassischen AM-Radioempfänger. Wie Sie wissen, können Sie, wenn Sie Ihr Autoradio einstellen, nur einen Sender gleichzeitig hören. Mit SDR können Sie sich auf alle von ihnen auf einmal! Darüber hinaus können Sie nicht nur die Signale hören, aber Sie können Siehe Die Signale auch, weil Ihr PC Teil des Radios ist. Und vieles mehr - Signalaufzeichnung des gesamten Spektrums, Anzahl der schmalen Filter zum Filtern des Signals, verschiedene Modulationsmodi... Ein echtes Space-Shuttle-Radio!
Zwei Wochen später, zum Schock und Entsetzen meiner Frau, saß der Perseus in meiner Radiohütte...[Fortsetzung folgt...]
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