In dieser Woche wurde ein Vertrag zwischen ESA und der französischen Raumfahrtorganisation CNES geschlossen, der Entwicklung, Bau und Transport von zwei hochgenauen Uhren für die Internationale Raumstation vorsieht.
Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: ESA. Vertont von Peter Rittinger.
(Bild: ESA/D. Ducros)
Zum Atomic Clock Ensemble in Space (ACES) gehören die in Frankreich zu entwickelnde Cäsium-Atomuhr PHARAO (Projet d’Horloge Atomique par Refroidissement d’Atomes en Orbite) und das ehemals Schweizer Projekt Space Hydrogen Maser (SHM), das von der ESA übernommen wird. Die Europäische Weltraumagentur übernimmt auch die Entwicklung der Tragstruktur sowie aller weiteren Einrichtungen an der ISS und am Boden.
Montiert wird ACES an der Außenseite des Labormoduls Columbus. Dort gibt es bereits mehrere Montagepunkte für externe Experimente. 2013 sollen beide Atomuhren fertig sein und von einem japanischen HTV oder einer US-amerikanischen Dragon-Kapsel ins All transportiert werden. Wie üblich fließen zur Bezahlung keine Gelder, sondern werden Leistungen gegeneinander aufgerechnet. In diesem Falle sind dies Entwicklung und Bau einer Kuppel, die gemeinsam mit dem Knotenmodul Tranquility Anfang nächsten Jahres zur Station gelangen sollen. Dafür erhält die ESA Transportkapazität für vier weitere Außenlasten.
Ein Ziel des Experimentes ist die genaue Zeitmessung zur Überprüfung von Aussagen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Dieser entsprechend vergeht die Zeit unter verschiedenen Gravitationsbedingungen unterschiedlich. Uhren, die einer stärkeren Gravitation unterliegen, gehen langsamer. Die Unterschiede sind bei dem vergleichsweise schwachen Gravitationsfeld der Erde allerdings sehr gering. Deshalb benötigt man sehr genaue Uhren. Auf der Erde gibt es derartige Chronometer an verschiedenen Institutionen weltweit. Im All wird ACES allerdings die genaueste Uhr sein. Erreicht werden soll eine Gangabweichung von maximal 10-16. Das bedeutet, dass die Uhr in einem Jahr maximal um 3,2 Nanosekunden (0,0000000032 s) abweicht.
ACES soll aber auch bei der weltweiten Zeitsynchronisation sowie in der Geodäsie und Fernerkundung helfen. Hier wird beispielsweise mit Licht oder Radar gemessen. Beide Strahlungen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Strecken werden durch die Messung der Zeit, die ein Signal für eine bestimmte Wegstrecke benötigt, ermittelt. Eine Abweichung von einer Millionstelsekunde bei der Zeitmessung bedeutet eine Abweichung von 300 Metern in der Strecke! Auch Navigationssatelliten sind daher mit Atomuhren ausgestattet. Zur Synchronisation dieser Uhren, die auch der Zeitdilatation der speziellen Relativitätstheorie unterliegen, ist eine überaus genaue „Weltzeit“ erforderlich. In diesem Ensemble soll ACES ab 2013 eine wichtige Rolle spielen.
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