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Atomic Clock Ensemble in Space Das kurz ACES ist ein in Entwicklung befindliches Experimentallabor das am Columbus Rauml

Atomic Clock Ensemble in Space

Das Atomic Clock Ensemble in Space (kurz: ACES) ist ein in Entwicklung befindliches Experimentallabor, das 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.

Externe Forschungsplattformen am Columbus-Raumlabor

Die gesamte Einheit soll eine Masse von 227 kg haben und eine elektrische Leistungsaufnahme von 470 W. Ihre Fertigstellung wurde beispielsweise für 2010, 2013, 2016, 2018, 2021 und 2025 angekündigt. Die Versuchsdauer ist mit 18 Monaten angesetzt.

Technische Details Bearbeiten

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.

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 Bearbeiten

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

  • Australien:
  • Brasilien:
  • China:
  • Deutschland:
  • Frankreich:
  • Großbritannien:
  • Italien:
  • Japan:
  • Kanada:
  • Österreich:
  • Russland:
  • Schweiz:
  • USA:

Weitere externe Nutzlasten von Columbus Bearbeiten

Siehe auch Bearbeiten

Literatur Bearbeiten

  • Luigi Cacciapuoti und Christophe Salomon: Atomic clock ensemble in space. In: Journal of Physics: Conference Series. Band 327, 2011, S. 012049, doi:10.1088/1742-6596/327/1/012049 (englisch).
  • Mauro Augelli: ACES Operations: an ISS External Scientific Payload Looking for Experimental Confirmations on the General Relativity Theory. In: Proceedings of the 14th International Conference on Space Operations (SpaceOps 2016), Daejeon, Korea, May 16-20, 2016. 2016, doi:10.2514/6.2016-2407 (englisch, online [PDF; abgerufen am 13. Januar 2017]).

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ ISS Utilization: ACES / PHARAO – eoPortal Directory – Satellite Missions. Abgerufen am 18. Dezember 2018 (amerikanisches Englisch).
  3. https://link.springer.com/article/10.1140/epjst/e2009-01041-7
  5. https://pharao.cnes.fr/en/PHARAO/GP_platform_aces.htm
  6. https://pharao.cnes.fr/en/PHARAO/index.htm
  7. ACES Workshop 2022. CCSD, abgerufen am 8. März 2023.
  8. Timely arrival of PHARAO space clock. 25. Juli 2014, abgerufen am 13. Januar 2017 (englisch).
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Veröffentlichungsdatum:
Das Atomic Clock Ensemble in Space kurz ACES ist ein in Entwicklung befindliches Experimentallabor das am Columbus Raumlabor dem Wissenschaftslabor der ESA fur die Internationale Raumstation befestigt werden soll Hierzu dient eine Nutzlastpalette fur ACES ist die der Erde zugewandte Palette vorgesehen Es ist nicht zu verwechseln mit SolACES einem Versuch zur Messung der Einflusse 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 fur GNSS insbesondere Galileo ebenso wie eine Evaluation der Relativitatstheorie moglich werden Mit der Herstellung ist die Firma Astrium beauftragt Externe Forschungsplattformen am Columbus RaumlaborDie gesamte Einheit soll eine Masse von 227 kg haben und eine elektrische Leistungsaufnahme von 470 W 1 Ihre Fertigstellung wurde beispielsweise fur 2010 2 2013 3 2016 4 2018 5 2021 6 und 2025 7 angekundigt Die Versuchsdauer ist mit 18 Monaten angesetzt 1 Inhaltsverzeichnis 1 Technische Details 1 1 Bodenstationen fur Experimente 2 Weitere externe Nutzlasten von Columbus 3 Siehe auch 4 Literatur 5 Weblinks 6 EinzelnachweiseTechnische Details BearbeitenKern des Experiments ist eine Anordnung von zwei Atomuhren die nach unterschiedlichen Verfahren arbeiten Auch die Datenubermittlung zur Erde soll uber zwei Ubertragungswege erfolgen zum einen uber Mikrowellen zum anderen uber 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 lasergekuhlte Casium Uhr cold Cs Clock und SHM Space Hydrogen Maser als Wasserstoff Maser eingesetzt Dabei wurde die Bauform von PHARAO den bisher gewonnenen Erkenntnissen uber Einflusse auf Atomuhren im Orbit angepasst Hierzu wurden mit einem PHARAO Prototypen Zero G Versuche mit dem A300 der ESA durchgefuhrt die Federfuhrung lag dabei bei der CNES die PHARAO entwickelt und im Juli 2014 fertiggestellt hat 8 Beide Uhren werden durch einen internen Auswertungsrechner von ACES synchronisiert dieser tragt die Bezeichnung FCDP Frequency Comparison and Distribution Package Hier werden auch die Zeitsignale fur das Downlink aufbereitet Bodenstationen fur Experimente Bearbeiten Fur 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 SydneyBrasilien Universitat von Sao CarlosChina NTSC NIM Shanghai ObservatoriumDeutschland Physikalisch Technische Bundesanstalt in Braunschweig Max Planck Institut fur Quantenoptik in Garching Gottfried Wilhelm Leibniz Universitat Hannover Heinrich Heine Universitat Dusseldorf Technische Universitat Munchen Friedrich Alexander Universitat Erlangen NurnbergFrankreich CNES SYRTE in Paris Laboratoire de Physique des Lasers in Villetaneuse LPL Observatoire de Besancon OCAGrossbritannien National Physical Laboratory in TeddingtonItalien Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica in Turin Universitat FlorenzJapan Universitat Tokio National Metrology Institute of Japan NMIJ Communications Research Laboratory in Tokio CRL Kanada National Research Council NRC Osterreich Leopold Franzens Universitat in InnsbruckRussland VNIIFTRI in Mendelejewo Moskau ILS in NowosibirskSchweiz Bundesamt fur 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 BearbeitenEuropean Technology Exposure Facility EuTEF Solar Monitoring Observatory SMO SOLAR Siehe auch BearbeitenPrimary Atomic Reference Clock in Space PARCS Superconducting Microwave Oscillator SUMO Rubidium Atomic Clock Experiment RACE Literatur BearbeitenLuigi Cacciapuoti und 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