Kuva: New 1lluminati / Flickr

Metsähovi viimein Suomen virallisessa ajassa - mittaustarkkuus paranee huimasti

Otaniemi ja Metsähovi on juuri yhdistetty toisiinsa ennennäkemättömän tarkasti. Yhdessä ne pitävät tarkkaa kirjaa Suomen virallisesta ajasta.

Suomen virallinen aika määritellään Otaniemessä. Tehtävä on kuulunut VTT:n Mittaustekniikan keskuksen (MIKES) aikalaboratoriolle jo vuodesta 2000 lähtien. 

Nyt Metsähovin observatorioaluekin on yhdistetty suoraan tähän "aikalähteeseen". Uusi, valokaapelia pitkin toimiva yhteyslinkki rakennettiin jo alkukesästä. Linkin toimintaa ja stabiilisuutta on tutkittu ja mitattu nyt kesän ajan.

Metsähovin observatorioalue sijaitsee Kirkkonummella, 50 kilometrin päässä Otaniemestä. Sieltä löytyvät sekä Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksen geodeettinen tutkimusasema että Aalto-yliopiston radiotutkimusasema. Kummankin tahon tutkimustarkkuus paranee (aikaleimojen osalta) Suomen viralliseen aikaan liittämisen johdosta.

Valosignaalin kulkuajan Otaniemestä Metsähoviin ja takaisin huomattiin vaihtelevan yhteydellä seitsemisen nanosekuntia. Syynä on pitkän valokuidun lämpölaajeneminen vuorokauden mittaan. Myös muut valokuidun ominaisuudet muuttuvat samalla hieman.

Ajansiirron tarkkuus on Maanmittauslaitoksen tiedotteen mukaan noin 0,1 nanosekuntia (10-10 s) tai jopa vieläkin parempi. Taajuuden siirrossa taas "päästään tällä hetkellä noin 15 [merkitsevän?] numeron tarkkuuteen".

Wirallinen aika

Suomen virallinen aika määritetään MIKESin aikalaboratoriossa. Ajanmääritykseen käytetään tarkkaa venäläisvalmisteista vetymaseria (CH1-75A). Sen apuna ja varmistuksena toimii lisäksi kaksi muuta vetymaseria sekä kaksi cesium-atomikelloa.

MIKESin ajan virheen sanotaan olevan noin sekunti 100 000 vuodessa. Aikaa myös verrataan jatkuvasti GPS:n avulla välitettyihin kansainvälisiin aikamittauksiin. MIKES ilmoittaa aikansa epävarmuudeksi alle 10 nanosekuntia UTC:hen (universaaliaikaan) verrattuna.

Kuva: VTT MIKES
Suomen virallisen ajan poikkeamat kansainvälisestä ajasta vuosina 2011–12.

Aikamittauksessa käytetty vetymaser vastaa toimintaperiaatteeltaan laseria (säteilykimppu on koherentti, samassa tahdissa ja samaa aallonpituutta), mutta siinä käytetään näkyvän valon sijasta mikroaaltoja. Maserit ovat yksi tarkimmista nykyään käytössä olevista keinoista pitää kellot ajassa.

Maserilla tehdyn ajanmäärityksen jälkeen ajanhetki viestitetään (siirretään) Metsähoville valokuitua pitkin.

Siirron apuna käytetään uutta White Rabbit -protokollaa. Sen avulla kelloja voidaan synkronoida alle nanosekunnin tarkkuudella pitkienkin matkojen päästä. White Rabbit kehitettiin alunperin Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksessa CERNissä. Nimi viittaa kelloaan hermostuneesti vilkuilevaan jänikseen Liisa Ihmemaassa -kirjassa.

VTT MIKES oli yksi ensimmäisistä tutkimuslaitoksista, joka otti White Rabbitin käyttöön ajan ja taajuuden siirtämiseksi pitkien välimatkojen päähän.

Ajansiirto tukee geodeettisia mittauksia Metsähovissa. Rakenteilla oleva geodeettinen radioteleskooppijärjestelmä tarvitsee tarkan ajan ja taajuuden mittaustensa pohjaksi. Eivätkä muutkaan Metsähovin mittaukset tietystikään kärsi entistä paremmasta aikatarkkuudesta.

Aikalinkin kautta Suomen virallinen aika voidaan myös liittää entistä paremmin kansainvälisiin geodeettisiin verkostoihin, kuten GNSS-satelliittipaikannusjärjestelmään.

Radiotutkimusasemalla on lisäksi jo atomikelloja, joita voidaan vastavuoroisesti käyttää Suomen virallisen ajan varmentamiseen.

MIKES tarjoaa kellontarkistuspalvelua myös kotikäyttäjille. Se on tosin paljon Metsähoville toimitettua Suomen virallista aikaa epätarkempi. Nopealla nettiyhteydellä pääsee kuitenkin jopa alle 0,1 millisekunnin päähän virallisesta, mikä lienee riittävä useimpien kotikäyttäjien tarpeisiin.

Artikkeli perustuu Maanmittauslaitoksen tiedotteeseen.

Lisätietoa: VTT:n Mittatekniikan keskus MIKES

Otsikkokuva: New 1lluminati / Flickr