Atomic Clock Ensemble in Space

Atomic Clock Ensemble in Space

Externe Forschungsplattformen am Columbus-Raumlabor

Das Atomic Clock Ensemble in Space (kurz: ACES) ist eines der externen Experimentallabore, die am Columbus-Raumlabor, dem Wissenschaftslabor der ESA für die Internationale Raumstation, befestigt werden soll. Hierzu dient eine Nutzlastpalette; für ACES ist die der Erde zugewandte Palette vorgesehen. Es ist nicht zu verwechseln mit SolACES, einem Versuch zur Messung der Einflüsse durch VUV-Strahlung. ACES dient zum Test einer neuen Generation von Atomuhren unter den Bedingungen der Mikrogravitation. Damit soll eine genauere globale Zeitbestimmung (z. B. für GNSS, insbesondere Galileo) ebenso wie eine Evaluation der Relativitätstheorie möglich werden. Mit der Herstellung ist die Firma Astrium beauftragt.

Die gesamte Einheit soll eine Masse von 227 kg haben und eine elektrische Leistungsaufnahme von 470 W. Die Versuchsdauer ist mit 18 Monaten angesetzt. Der Start ist derzeit für 2021[veraltet]Bitte nutze in Fällen, in denen die Jahreszahl bereits in der Vergangenheit liegt, {{Veraltet}} anstatt {{Zukunft}} an Bord einer Dragon-Kapsel geplant.[1][2]

Technische Details

Kern des Experiments ist eine Anordnung von zwei Atomuhren, die nach unterschiedlichen Verfahren arbeiten. Auch die Datenübermittlung zur Erde soll über zwei Übertragungswege erfolgen, zum einen über Mikrowellen, zum anderen über eine Laserstrecke. Damit sollen Laufzeiteffekte verdeutlicht werden, die Laufgeschwindigkeit von Wellen ist nicht konstant. Eine Uplink-Verbindung wird im Ku-Band etabliert, zwei Downlink-Verbindungen im S- und Ku-Band.

Als Uhren werden PHARAO (Projet d’horloge atomique par refroidissement d’atomes en orbite) als lasergekühlte Cäsium-Uhr (cold Cs-Clock) und SHM (Space Hydrogen Maser) als Wasserstoff-Maser eingesetzt. Dabei wurde die Bauform von PHARAO den bisher gewonnenen Erkenntnissen über Einflüsse auf Atomuhren im Orbit angepasst. Hierzu wurden mit einem PHARAO-Prototypen Zero-G-Versuche mit dem A300 der ESA durchgeführt, die Federführung lag dabei bei der CNES, die PHARAO entwickelt und im Juli 2014 fertiggestellt hat.[3]

Beide Uhren werden durch einen internen Auswertungsrechner von ACES synchronisiert, dieser trägt die Bezeichnung FCDP (Frequency Comparison and Distribution Package). Hier werden auch die Zeitsignale für das Downlink aufbereitet.

Bodenstationen für Experimente

Für Versuche mit ACES sind eine ganze Reihe von Bodenstationen vorgesehen, die selbst Referenzuhren unterschiedlicher Bauart betreiben:

  • Australien:
University of Western Australia in Perth
CSIRO in Sydney
  • Brasilien:
Universität von Sao Carlos
  • China:
NTSC
NIM
Shanghai Observatorium
  • Deutschland:
Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Braunschweig
Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching
Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
Technische Universität München
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
  • Frankreich:
CNES
SYRTE in Paris
Laboratoire de Physique des Lasers in Villetaneuse (LPL)
Observatoire de Besançon
OCA
  • Großbritannien:
National Physical Laboratory in Teddington
  • Italien:
Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica in Turin
Universität Florenz
  • Japan:
Universität Tokio
National Metrology Institute of Japan (NMIJ)
Communications Research Laboratory in Tokio (CRL)
  • Kanada:
National Research Council (NRC)
  • Österreich:
Leopold-Franzens-Universität in Innsbruck
  • Russland:
VNIIFTRI in Mendelejewo (Moskau)
ILS in Nowosibirsk
  • Schweiz:
Bundesamt für Metrologie (METAS)
  • USA:
Jet Propulsion Laboratory in Pasadena (Kalifornien)
United States Naval Observatory (USNO)
National Institute of Standards and Technology (NIST)

Weitere externe Nutzlasten von Columbus

Siehe auch

Literatur

Weblinks

  • ESA: ISS Utilization: ACES (Atomic Clock Ensemble in Space) / PHARAO. Abgerufen am 13. Januar 2017 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)).
  • Website des ACES Projekts am CNES: ACES. 2. September 2016, abgerufen am 13. Januar 2017 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)).
  • ESA: ACES Factsheet. Abgerufen am 13. Januar 2017 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)).
  • ESA: Atomic Clock Ensemble in Space (ACES) (Memento vom 16. Oktober 2012 im Internet Archive) (englisch)
  • ESA: (ACES) Factsheet (Memento vom 27. Februar 2009 im Internet Archive) (englisch, 4 Seiten, PDF, 1,3 MB)

Einzelnachweise

  1. Pharao. CNES, 25. Mai 2020.
  2. ISS Utilization: ACES / PHARAO – eoPortal Directory – Satellite Missions. Abgerufen am 18. Dezember 2018 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)).
  3. Timely arrival of PHARAO space clock. 25. Juli 2014, abgerufen am 13. Januar 2017 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)).