Pharao bestimmt die Zeit. Internationale Raumstation

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Pharao bestimmt die Zeit. Internationale Raumstation

Castel, F.

Die physikalische Größe Zeit lässt sich mit extrem hoher Genauigkeit realisieren: Derzeit wird eine relative Unsicherheit von 1E-15 erreicht, was einer Gangabweichung von 1 Sekunde in 33 Millionen Jahren entspricht. Trotzdem ist eine noch höhere Genauigkeit wünschenswert, um beispielsweise beim Global Positioning System eine bessere Ortungsgenauigkeit zu erhalten und um Konsequenzen der Einsteinschen Relativitätstheorie (Schwerkraft-bedingte Rotverschiebung) zu testen. Die genauen Uhren basieren auf der Definition der Zeiteinheit und nutzen einen Hochfrequenz-Übergang im Isotop Cäsium 133 aus. Um eine möglichst kleine Messunsicherheit zu erreichen, muss sich ein einzelnes Atom möglichst lange im Hochfrequenzfeld aufhalten. Aufgrund der thermischen Molekularbewegung fliegen die Atome jedoch aus dem Feld heraus. Man kann die thermische Bewegung durch Laserkühlung weitgehend verringern. Übrig bleibt jedoch die Bewegung durch den freien Fall im Schwerefeld der Erde. Die hierdurch bedingte Unsicherheit der Zeitmessung wurde bereits dadurch verkleinert, dass die Cäsium-Atome eine Wurfparabel durchlaufen (Fontänen-Prinzip). Eine weitere wesentliche Verringerung der Messunsicherheit um eine Größenordnung sollte erreichbar sein, wenn man die Fallbewegung im Schwerefeld ausschalten kann, was bei Raumfahrzeugen der Fall ist. Im Projekt Pharao (Projet d'horloge atomique par refroidissement d'atomes en orbite) wird an der Entwicklung von Weltraum-geeigneten Präzisions-Atomuhren unter Federführung der französischen Raumfahrtbehörde CNES mit einem Kostenaufwand von 20 Millionen Euro gearbeitet. Bis September 2002 sollen erste Prototypen fertig sein, ab 2005 sollen dann die höchstpräzisen Uhren in der Internationalen Raumstation ISS die Erde umkreisen.