Chủ trì Hội nghị, Cục trưởng Cục Tần số VTĐ Đoàn Quang Hoan đã khái quát các vấn đề liên quan đến việc chèn giây nhuận vào thang thời gian hiện nay (giờ UTC). Việc thay đổi giờ UTC sẽ ảnh hưởng rất lớn đến các lĩnh vực khoa học công nghệ và xã hội. Trên thế giới, các nước hình thành các quan điểm trái ngược nhau do phụ thuộc vào hạ tầng công nghệ quốc gia, yếu tố truyền thống lịch sử cũng như vấn đề phổ biến, quảng bá thời gian trên các phương tiện truyền thông, đặc biệt là các phương tiện truyền thông điện tử.
Các dự báo cho thấy nếu chấm dứt chèn giây nhuận thì giờ UTC sẽ sai khác so với tốc độ quay của trái đất là khoảng 30 phút vào năm 2700. Cục trưởng Đoàn Quang Hoan đã đặt vấn đề với toàn Hội nghị về những đề nghị tiếp tục và dừng chèn giây nhuận vào giờ UTC hiện nay.
Đề nghị chấm dứt chèn giây nhuận vào giờ UTC đã được thảo luận từ năm 2000 trong ITU-R, tuy nhiên cho đến nay các nước đã không đạt được sự đồng thuận. Các chuyên gia trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu những khía cạnh liên quan đến thời gian để đạt được tính liên tục của giờ UTC. Các kết quả nghiên cứu bao gồm:
- Các thang thời gian
Thế giới biết đến các thang thời gian chính đó là giờ GMT, giờ Nguyên tử (TAI) và giờ UTC đây chính là giờ được quốc tế sử dụng hiện nay.
Giờ GMT là giờ mặt trời tại Đài Thiên văn Hoàng gia Greenwich của Anh, được sử dụng từ năm 1847. Theo quy ước, đài thiên văn này nằm trên kinh tuyến số 0, hay còn gọi là kinh tuyến gốc. Trên lý thuyết, vào giữa trưa theo giờ GMT, nếu quan sát từ Đài thiên văn Hoàng gia Greenwich, chúng ta sẽ thấy mặt trời nằm ở đường kinh tuyến gốc. Giờ GMT là giờ trung bình mặt trời gắn với chuyển động quay của trái đất. Thang thời gian này hiện nay còn được biết đến là giờ UT1 (để tượng trưng cho thời gian trái đất quay) được Liên minh Thiên văn quốc tế (IAU) thông qua vào năm 1948.
Năm 1955 đồng hồ nguyên tử Caesium được phát minh bởi nhà bác học người Anh Louis Essen tại phòng thí nghiệm vật lý quốc gia. Đồng hồ nguyên tử Caesium được phát minh cho phép việc định giờ ổn định và thuận lợi hơn các phương pháp quan sát thiên văn truyền thống. Đây được xem là nguồn gốc của định nghĩa nguyên tử của giây theo hệ SI bởi Hội nghị lần thứ 13 về đo lường và cân nặng (năm 1967) và việc thông qua hệ thời gian nguyên tử (TAI). Giây được định nghĩa lại là khoảng thời gian của 9,192,631,770 chu kỳ phát xạ của nguyên tử Ceasium khi chuyển lớp giữa hai trạng thái siêu tinh tế. Định nghĩa này thay thế cho định nghĩa trước đây giây được định nghĩa là một phần của 86400 của ngày. Đến năm 1970 thì giờ nguyên tử quốc tế được định nghĩa bởi CIPM và được thông qua bởi CGPM năm 1971.
Giờ UTC dựa trên đồng hồ nguyên tử được sử dụng chính thức từ năm 1963, bởi Hội đồng tư vấn vô tuyến quốc tế (CCIR) trong Khuyến nghị 374. CCIR là tổ chức tiền thân của ITU-R. Đến năm 1972 giờ UTC chính thức được sử dụng thay thế cho giờ UT1. Hiện nay, giờ UTC được duy trì bởi Cục Đo lường và Cân nặng quốc tế (BIPM), trên cơ sở dữ liệu từ khoảng 400 đồng hồ nguyên tử trên toàn cầu. UTC thực chất là một hệ đo lường thời gian kết hợp, tốc độ của giờ UTC được tính dựa trên chuẩn tần số nguyên tử, nhưng thời điểm của UTC được đồng bộ hóa cho gần với tốc độ quay của trái đất. Định nghĩa về giờ UTC được quy định tại điều 1.14 của Thể lệ vô tuyến.
- Giây nhuận
Trên thực tế, trái đất chuyển động không đều. Các nhà vật lý cho biết Trái đất tự quay quanh mình và có xu hướng chậm lại, do phụ thuộc vào lực thủy triều của Mặt Trăng, động đất hoặc chuyển động của các kim loại lỏng tại tâm trái đất. Điều này gây ra sự khác biệt giữa giờ theo giây nguyên tử và tốc độ quay của trái đất.
Tại thời điểm năm 1972, để xác định kinh độ và vĩ độ người ta sử dụng kính lục phân để xác định độ cao của mặt trời và quan sát các vì sao, mặt trăng điều này đòi hỏi phải biết được giờ UT1 tại thời điểm quan sát. Một sai số 0.9s sẽ khiến việc xác định vị trí có thể sai lệch 300m. Việc sử dụng giờ nguyên tử đã dấy lên yêu cầu của nghành dẫn đường hàng hải về dịch vụ quảng bá thời gian trên cơ sở khung thời gian theo chu kỳ quay không đều của trái đất, đã được quy chuẩn theo UT1. Do đó giờ UTC phải được đồng bộ với tốc độ quay của trái đất.
Vì lý do này mà giờ UTC được quy định trong khuyến nghị ITU-R TF.460 việc giờ nguyên tử duy trì việc sai lệch trong vòng 0.9 giây so với giờ theo chu kỳ quay của trái đất. Khi có sự sai khác về thời gian giữa hai hệ thời gian thì giờ UTC sẽ được chèn thêm hoặc bớt đi 01 giây gọi là giây nhuận (leap second).
Thời điểm chèn giây nhuận sẽ do Cơ quan giám sát chuyển động quay của trái đất (IERS) quyết định và sẽ được tiến hành vào ngày 30/6 hoặc vào ngày 31/12. Khi đó tại thời điểm trước khi bước sang ngày mới người ta sẽ tiến hành bổ sung 1s vào các đồng hồ trên thế giới.
Vào đúng thời điểm 00:00:00 giờ UTC, giây nhuận sẽ được chèn vào giờ UTC. Tại UK việc chèn giây nhuận diễn ra vào giữa đêm tuy nhiên tại các nước châu Á việc chèn giờ sẽ xảy ra vào buổi sáng. Phương pháp phổ biến để chèn giây nhuận là sử dụng giây 23:59:60. Một số hệ thống khác phát lại giây 23:59:59. Bản chất của vấn đề này là do các hệ thống máy tính hiện nay không thể hiện được giờ “23:59:60” bằng các mã nhị phân. Để bổ sung 01 giây, thì phương pháp phổ biến là phát lại giây “23:59:59”.
Một số hãng công nghệ như Google tiến hành dùng công nghệ “leap smear” công nghệ này bổ sung những phần nhỏ của giây vào hệ thống đồng hồ của họ trước khi một giây được thêm vào các đồng hồ điện tử trên toàn thế giới. Khi giây nhuận đến, thì tất cả hệ thống được bắt kịp đúng lúc và hệ thống tránh bị sự cố.
Kể từ khi ra đời cho đến nay, giờ UTC đã có 26 lần được chèn thêm 01 giây. Lần gần nhất vào ngày 30/06/2015.
- Các nghiên cứu trong ITU
- Yêu cầu chấm dứt giây nhuận
Yêu cầu chấm dứt giây nhuận lần đầu tiên được đề cập rộng rãi vào năm 1999 bởi hai nhà khoa học người Mỹ được đăng trên tạp chí GPS world. Đề xuất đặt lại vấn đề với việc ra đời và sử dụng rộng rãi của các hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu, vấn đề giây nhuận nên được xem xét lại.
Trên cơ sở đề xuất từ một số thành viên của ITU-R và thư đề nghị của Giám đốc BIPM thay mặt cho Ủy ban Tư vấn về tần số và thời gian (CCTF), ITU-R đã xây dựng câu hỏi ITU-R 236/7 về “Tương lai của thang thời gian UTC” vào năm 2000. Từ đó đến nay, nhóm nghiên cứu WP7A tiếp tục tiến hành các nghiên cứu thảo luận về vấn đề này.
Nhiều nước có quan điểm đề nghị chấm dứt giây nhuận để cho phép UTC là thang thời gian liên tục và không bị gián đoạn. Nhiều lý do được đưa ra, các lý do tập trung vào các vấn đề:
- Các hệ thống hạ tầng hiện đại như hệ thống thông tin, điện lực, điều khiển không lưu và dẫn đường phụ thuộc nhiều vào sự chính xác và tin cậy của thời gian. Việc sử dụng giây nhuận gây ra sự không liên tục và gián đoạn về thời gian. Nhiều tổ chức và ứng dụng có yêu cầu về một thang thời gian liên tục.
- Việc chèn giây nhuận gây ra khả năng trục trặc kỹ thuật mỗi khi thực hiện. Điều này có thể gây tác động đến sự an toàn và tin cậy của các hệ thống.
- Các báo cáo ảnh hưởng:
Các quốc gia đã có các báo cáo về ảnh hưởng do giây nhuận gây ra:
- Hãng hàng không Qantas có báo cáo về việc hệ thống máy tính không hoạt động do chèn giây nhuận vào ngày 30/6/2012 gây trễ 400 chuyến bay
- Lần chèn giây nhuận vào ngày 30/06/2012, đã có các báo cáo về ảnh hưởng đối với hệ thống định vị toàn cầu và nhiều website của các doanh nghiệp lớn bị sự cố như Foursquare, Reddit, LinkedIn và StumbledUpon.
- Một số thiết bị GPS bị hoạt động sai vào ngày thêm giây nhuận.
- Đối với các hệ thống giao dịch chứng khoán có hàng triệu giao dịch tài chính mỗi giây. Do đó việc thời gian chính xác đóng vai trò vô cùng quan trọng để gắn với mỗi giao dịch giúp tránh sự cố. Các sàn giao dịch chứng khoán ở Úc, Singapore, Hàn Quốc và Nhật Bản cho biết sẽ sử dụng công nghệ đặc biệt và tốn kém là "leap smear".
- Yêu cầu tiếp tục
Các nước bày tỏ quan điểm tiếp tục chèn giây nhuận vào giờ UTC cũng đưa ra nhiều lý do ủng hộ giữ nguyên giờ UTC được định nghĩa như hiện nay. Các lý do tập trung vào các vấn đề:
- Việc dừng chèn giây nhuận vào giờ UTC sẽ chấm dứt sự liên kết giữa thời gian và tốc độ quay của trái đất.
- Sự khác nhau giữa giờ UTC và giờ UT1 sẽ ngày càng lớn. Các hệ thống hoạt động trên định nghĩa hiện nay của giờ UTC phải sửa đổi. Điều này đặt ra yêu cầu về chi phí đầu tư, thay thế.
- Cần có sự sửa đổi các văn bản pháp luật trong nước và quốc tế về thang thời gian.
- Hệ thống GLONASS đã hoạt động 30 năm với giây nhuận. Nhiều thành phần của hệ thống đã được thiết kế hoạt động với giây nhuận.
- Không còn khả năng dẫn đường bằng quan sát thiên văn.
- Chuẩn bị cho Hội nghị WRC-15
Để chuẩn bị cho Hội nghị WRC-15, đã có 6 phương án được đề xuất, bao gồm:
Phương án A1: Dừng việc chèn giây nhuận vào giờ UTC. Để một khoảng thời gian nhất định để các hệ thống pháp lý sử dụng khái niệm giây nhuận có thể được điều chỉnh. Việc ngừng chèn giây nhuận vào giờ UTC sẽ được áp dụng không sớm hơn 5 năm sau ngày có hiệu lực của WRC-15.
Phương án A2: Tương tự như phương án A1 nhưng đề xuất thay đổi tên UTC.
Phương án B: Giữ nguyên giờ UTC và đưa ra một hệ thời gian liên tục dựa trên giờ nguyên tử quốc tế (TAI) với mức độ sai lệch với giờ UTC được phát quảng bá trên nguyên tắc bình đẳng.
Phương án C1: Không thay đổi định nghĩa về giờ UTC trong Khuyến nghị ITU-R TF.460-6, đây sẽ là hệ thời gian duy nhất được phát quảng bá để tránh nhầm lẫn. Sửa đổi Khuyến nghị ITU-R TF.460-6 để cho phép việc sử dụng thay thế TAI trong các hệ thống đòi hỏi hệ thời gian liên tục và nó có thể được suy ra từ UTC sử dụng các số liệu sai khác, các thông số này cũng được phát.
Phương án C2: Tương tự như phương án C1 ngoại trừ việc Khuyến nghị ITU-R TF.460-6 sẽ được sửa đổi để bao gồm định nghĩa bổ sung, các sửa đổi và/hoặc thông tin cần thiết để cho phép sử dụng hệ thời gian liên tục cho các hệ thống thông tin vô tuyến.
Phương án D: Không thay đổi do các kết quả nghiên cứu chưa hoàn tất.
Cho đến nay các tổ chức khu vực đã hoàn thành các Hội nghị chuẩn bị cho WRC-15. Cộng đồng viễn thông khu vực Châu Á Thái bình dương (APT), khu vực Châu Mỹ ủng hộ phương án dừng chèn giây nhuận vào giờ UTC; các nước khối Ả Rập và khối Thịnh vượng chung ủng hộ phương án không thay đổi; Liên minh Viễn thông Châu Phi và các nước khu vực Châu Âu không thống nhất được quan điểm.
5. Các quan điểm tại Hội thảo “Tương lai của giờ quốc tế”
Các đại biểu tham dự Hội thảo đã thể hiện quan điểm về chương trình làm việc 1.14 của WRC-15 như sau:
- Hệ thống vệ tinh VNREDSat-1 của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam được thiết kế hoạt động theo giờ UTC được định nghĩa hiện nay. Từ khi được đưa vào sử dụng, giờ của hệ thống được chèn 01 giây vào ngày 30/6/2015. Giây nhuận được chèn vào hệ thống theo thông báo của IERS (Cơ quan giám sát chuyển động quay của trái đất) và không có khó khăn xảy ra.
- Hệ thống đồng hồ nguyên tử của Viện Đo lường Việt Nam từng 4 lần được chèn giây nhuận. Các lần chèn giây nhuận được tiến hành bình thường và không gây ra khó khăn.
- Các chuyên gia đã báo cáo về các nghiên cứu quốc tế về vấn đề chèn giây nhuận vào giờ UTC. Đối với các hệ thống đòi hỏi độ chính xác cao về thời gian và tần số như các hệ thống trắc địa không gian, hệ thống phóng vệ tinh, các hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu, các hệ thống viễn thông và các mạng truyền tải điện, thang thời gian liên tục sẽ tránh khả năng rủi ro xảy ra khi giây nhuận được chèn vào giờ UTC.
- Các chuyên gia nhận định rằng việc dừng chèn giây nhuận vào giờ UTC sẽ tạo ra thang thời gian liên tục, giảm chi phí, rủi ro do sự can thiệp của con người vào tính liên tục của thời gian.
- Tuy nhiên có ý kiến cũng cho rằng việc thay đổi thang thời gian UTC hiện nay sẽ làm mất mối liên hệ giữa thời gian và tốc độ quay của trái đất cũng như khả năng ảnh hưởng đến các hệ thống đang hoạt động theo giờ UTC được định nghĩa hiện nay.
- Kết luận
Phát biểu kết luận tại Hội thảo, Cục trưởng Đoàn Quang Hoan chia sẻ: Các nghiên cứu và ý kiến của các chuyên gia đã cho thấy rằng, cho đến nay, chưa có trường hợp khó khăn nào do giây nhuận gây ra. Tuy nhiên, việc chấm dứt chèn giây nhuận vào giờ UTC sẽ giúp tạo ra thang thời gian liên tục, tạo thuận lợi cho các hạ tầng công nghệ hiện đại. Đối với các hệ thống đã được thiết kế với khả năng chèn giây nhuận, các chuyên gia cũng chưa chắc chắn về khả năng ảnh hưởng nếu giờ UTC được thay đổi. Nhiều nước bày tỏ quan điểm ủng hộ mạnh mẽ việc dừng chèn giây nhuận, ngược lại nhiều nước khác bày tỏ quan điểm phản đối mạnh mẽ đề xuất ngừng chèn giây nhuận vào giờ UTC. Do đó, việc ủng hộ tiếp tục hay không tiếp tục chèn giây nhuận vào giờ UTC cần được hài hòa quan điểm với khu vực và quốc tế.