mini|Externe Forschungsplattformen am Columbus-Raumlabor Das Atomic Clock Ensemble in Space (kurz: ACES) ist ein Experimentallabor, das 2025 am Columbus-Raumlabor, dem Wissenschaftslabor der ESA für die Internationale Raumstation (ISS), befestigt wurde. Hierzu dient eine Nutzlastpalette auf der der Erde zugewandte Seite der ISS.https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/ACES_finds_its_home_in_orbit ACES ist nicht zu verwechseln mit SolACES, einem Versuch zur Messung der Einflüsse durch VUV-Strahlung. Es 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 war die Firma Astrium beauftragt.
Die gesamte Einheit soll eine Masse von 227 kg haben und eine elektrische Leistungsaufnahme von 470 W. Ihre Fertigstellung wurde beispielsweise für 2010,https://web.archive.org/web/20090227142231/http://www.spaceflight.esa.int/users/downloads/factsheets/fs031_10_aces.pdf 2013,https://link.springer.com/article/10.1140/epjst/e2009-01041-7 2016,https://web.archive.org/web/20170212090948/http://www.spectratime.com/uploads/documents/ispace/ESA_CAS_Legacy_Appln.pdf 2018,https://pharao.cnes.fr/en/PHARAO/GP_platform_aces.htm 2021https://pharao.cnes.fr/en/PHARAO/index.htm und 2025 angekündigt. Die Versuchsdauer ist mit 18 Monaten angesetzt.
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.
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 São 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: Eidgenössisches Institut für Metrologie (METAS) USA: Jet Propulsion Laboratory in Pasadena (Kalifornien) United States Naval Observatory (USNO) National Institute of Standards and Technology (NIST)
Literatur
Weblinks
Website des ACES Projekts am CNES: ESA: ESA: (englisch) ESA: (englisch, 4 Seiten, PDF, 1,3 MB)
Einzelnachweise
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