Galileo im Nano-Sekunden-Takt
Metergenaue Ortung aus dem Weltraum dank Wasserstoff-Maser
Das europäische Navigationssystem Galileo ist das bisher ehrgeizigste Weltraumprojekt der europäischen Raumfahrt. Erstmals soll eine Infrastruktur aus dreißig Satelliten für die weltweite nichtmilitärische Verwendung bereitgestellt werden; gleichzeitig erlaubt es jedem zivilen Nutzer eine bisher unbekannte metergenaue Präzision für die Ortung. Dafür an Bord: die genauesten Atomuhren – Wasserstoff-Maser – die jemals im Orbit zum Einsatz kamen. Die ersten Satelliten von Galileo sind inzwischen in der Umlaufbahn und zeigen in der In-Orbit-Validation die erwartete Präzision.
Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:
– Kommentar zur industriepolitischen Geschichte von Galileo – hier
– offizielle Webseite der ESA über Galileo – hier
– ESA-Infos zu den Wasserstoff-Masern – hier
– zur DLR-Sonderseite über Galileo – hier
– Webseite des amerikanischen Global Positioning System GPS für Professionelle – hier
Mehr zum Inhalt des Videos:
Alle Ortungssysteme, auch Galileo, arbeiten nach dem gleichen Prinzip: Jeder Satellit sendet die präzise Uhrzeit mit einem individuellen Code. Beim passiven Wasserstoffmaser, der an Bord aller Galileo-Satelliten in zweifacher Ausführung mitfliegt, wird in einen mit Wasserstoff gefüllten Hohlraum von einer externen Quelle eine Frequenz von 1.4 GHz eingestrahlt. Diese Resonanzfrequenz erzeugt einen Hyperfeinstrukturübergang im Wasserstoffatom mit der gleichen Frequenz. Pro Tag weicht diese Atomuhr nur um etwa eine Nanosekunde ab, das heißt: um eine Sekunde in drei Millionen Jahren.
Jeder Satellit sendet diese Zeitangaben mit individuellem Code zum Boden. Das Empfangsgerät ermittelt mit Hilfe eines Almanachs, der die vorausberechneten Umlaufbahnen des Satelliten im Orbit enthält, die präzise Position der einzelnen Satelliten. Sind vier solcher Satellitendaten gleichzeitig bekannt, kann das Endgerät über Triangulation dieser Daten die eigene Position auf der Erde metergenau bestimmen. Damit die Positionen der Satelliten im Orbit exakt mit den vorausberechneten Daten im Endgerät übereinstimmen, müssen die Satelliten vom Kontrollzentrum der DLR in Oberpfaffenhofen mittels komplexer Lageregelung auf dem vorher festgelegten Kurs gehalten werden.
Unsere Reportage stellt die Funktionsweise von Galileo als Gesamtsystem vor, wirft einen Blick auf die Funktionsweise der Atomuhren und lässt Experten zu Wort kommen, darunter auch den verantwortlichen Galileo-Projektverantwortlichen der ESA, Javier Benedicto. Galileo ist auch für die mittelständische Industrie interessant, die zahlreiche Komponenten für das innovative Gesamtsystem liefert, wie der Unternehmer Pedro Mier, CEO von Mier Communications aus Spanien, erläutert. Alle sechs bisher fertig gestellten Satelliten wurden in Deutschland gebaut, bei der Astrium GmbH aus dem EADS-Konzern.
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