ESA und CNES unterzeichnen Vereinbarung über Atomuhr PHARAO

Die Europäische und die französische Raumfahrtagentur ebnen den Weg für eine neue Generation von Atomuhren im Weltraum.

Die ESA-Direktorin für bemannte Raumfahrt, Simonetta Di Pippo, und der CNES-Direktor für Strategie, Programme und internationale Beziehungen, Thierry Duquesne, haben heute im Pariser Hauptsitz der französischen Raumfahrtagentur CNES eine Vereinbarung unterzeichnet, die den Weg für den Start einer hochpräzisen Atomuhr ebnet, die an der Außenwand des europäischen Columbus-Labors an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) befestigt werden soll.

Die Atomuhr PHARAO (Projet d’Horloge Atomique par Refroidissement d’Atomes en Orbite) wird zusammen mit einer weiteren Atomuhr, dem Wasserstoff-Maser (SHM), die Versuchsanordnung ACES (Atomic Clock Ensemble in Space) der ESA bilden. Diese wird eine Genauigkeit von 1x10^-16 aufweisen, was einer Zeitabweichung von ca. einer Sekunde alle 300 Millionen Jahre entspricht.

Diese neue Generation von Atomuhren im Weltraum wird für die genaue Überprüfung von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie entscheidend sein. Des Weiteren wird sie einen Beitrag zur Genauigkeit und langfristigen Stabilität globaler Zeitskalen, wie der internationalen Atomzeit (TAI) und der koordinierten Weltzeit (UTC), leisten und die Entwicklung von Anwendungen auf dem Gebiet der Erdvermessung sowie Anwendungen für die Fernerkundung über ein GNSS-Netz unterstützen.

„Die Unterzeichnung dieser Vereinbarung bedeutet für die physikalische Grundlagenforschung im All einen großen Fortschritt“, so Simonetta Di Pippo. „PHARAO und ACES werden sich in die Liste wichtiger europäischer Projekte einreihen, bei denen die ISS als entscheidende Forschungsplattform und Prüfstand für neue Technologien diente."

Auch Thierry Duquesne äußerte sich sehr positiv: „Diese Vereinbarung ist ein Symbol für die enge Bindung zwischen dem CNES und der Europäischen Weltraumorganisation und zeugt vom Willen beider Organisationen, bei so wichtigen Projekten zusammenzuarbeiten.“

Die Zeitskala von ACES ist das Ergebnis der außerordentlichen Kurzzeit-Stabilität des Wasserstoff-Masers sowie der Langzeit-Stabilität und Genauigkeit der Cäsium-Atomuhr PHARAO. Das Zeitsignal von ACES wird über eine spezielle Mikrowellenverbindung zur Erde gesendet, wodurch die Uhrzeiten im All und auf der Erde verglichen werden können. Die Versuchsanordnung ACES besteht aus den beiden Atomuhren PHARAO und SHM sowie einem Frequenzvergleicher und der Mikrowellenverbindung und wird von dem im CADMOS in Toulouse angesiedelten ACES-Betriebsunterstützungszentrum aus betrieben. Zum Einsatz kommt sowohl das bereits bestehende europäische Bodennetz der ISS mit dem Columbus-Kontrollzentrum als auch ein spezielles Netz aus Mikrowellenterminals, die mit den stabilsten und genauesten Atomuhren am Boden verbunden sind.

Im Rahmen dieser Vereinbarung wird das CNES die Finanzierung und Entwicklung der Atomuhr PHARAO übernehmen und diese der ESA für die Integration in ACES zur Verfügung stellen. Ferner wird das CNES die Funktionstests unterstützen und die Bodenkonsole für den Betrieb von PHARAO vom CADMOS aus bereitstellen. Die ESA wird ACES und die zur Unterbringung von PHARAO benötigte Hardware entwickeln sowie dessen Betrieb in den europäischen Gesamtbetrieb der ISS und von Columbus einbinden. Zudem wird die ESA die im Rahmen des Europäischen Programms für lebenswissenschaftliche und physikalische Grundlagen- und angewandte Forschung im Weltraum (ELIPS) finanzierte Atomuhr SHM entwickeln. SHM war ursprünglich ein Schweizer Projekt.

ACES ist für den Start in dem nicht druckbeaufschlagten Laderaum des japanischen Transferfahrzeugs H-II (HTV) oder an Bord des kommerziellen SpaceX-Trägers im zweiten Halbjahr 2013 konzipiert. In der Umlaufbahn wird ACES mithilfe des Roboterarms der Raumstation an der der Erde zugewandten externen Nutzlastplattform von Columbus angebracht. Als Gegenleistung für die Startkosten von ACES und vier anderen externen Nutzlasten liefert die ESA die Beobachtungskuppel an die NASA. Der Start der Kuppel ist für Februar 2010 zusammen mit dem Start des Verbindungsknotens Nr. 3, einem anderen in Europa gefertigten bewohnbaren Bauteil der ISS, vorgesehen.

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