Noch genauer geht es nicht

Am 21. April 2025 wurde das europäische Forschungsmodul ACES zur Internationalen Raumstation (ISS) gebracht und dort am 25. April erfolgreich am Columbus-Labor installiert. Mit den genauesten Atomuhren, die je ins All gebracht wurden, wird ACES die Grundlagen der Zeitmessung untersuchen und wichtige Tests zur Relativitätstheorie und zur Definition der Sekunde durchführen.

Bild: ESA - S.Corvaja

ACES, ein europäisches Forschungsexperiment zur Zeitmessung, wurde am 21. April 2025 mit einer SpaceX-Rakete von Florida aus ins All gebracht. Nur wenige Tage später, am 25. April, montierte der Roboterarm der ISS das Experiment an der erdzugewandten Seite des Columbus-Moduls der Raumstation. Am 28. April wurde das System erstmals eingeschaltet. Damit ist der Weg frei für eine sechsmonatige Test- und Kalibrierungsphase, gefolgt von einer zweijährigen wissenschaftlichen Mission. Die Kommunikation mit dem Boden wurde erfolgreich hergestellt und das System beginnt nun mit der thermischen Stabilisierung seiner empfindlichen Komponenten.

ACES steht für Atomic Clock Ensemble in Space – eine hochpräzise europäische Einrichtung zur Zeitmessung im Weltall. Sie besteht aus zwei Atomuhren, die genauer sind als alle bisherigen Uhren im Orbit: PHARAO, eine Cäsium-Fontänenuhr, und SHM, ein Wasserstoffmaser. Gemeinsam erzeugen sie ein Zeitsignal, das so stabil ist, dass es sich in 300 Millionen Jahren nur um eine Sekunde verändert.

Warum ist das wichtig? Weil ACES es ermöglicht, Zeit nicht nur extrem genau zu messen, sondern auch Unterschiede in der Zeitmessung zwischen Erde und All zu vergleichen. Laut Albert Einstein vergeht Zeit in der Nähe starker Gravitation langsamer. ACES kann diese Effekte nun in 400 Kilometern Höhe mit bisher unerreichter Genauigkeit untersuchen – und damit grundlegende Erkenntnisse über unser Universum liefern.

ACES ist außerdem ein wichtiger Schritt hin zur möglichen Neudefinition der Sekunde auf Basis von sogenannten optischen Uhren, die noch einmal deutlich präziser sind als die heutigen Atomuhren. Es schafft damit eine Brücke zwischen bestehenden und zukünftigen Standards der Zeitmessung.

Das Besondere an ACES ist die Kombination zweier komplementärer Uhren: PHARAO bietet langfristige Genauigkeit, SHM kurzfristige Stabilität. In der Schwerelosigkeit der ISS können die Uhren kleiner gebaut und gleichzeitig stabiler betrieben werden, weil zum Beispiel die Cäsium-Atome langsamer fallen und länger gemessen werden können.

ACES sendet sein Zeitsignal über zwei Verbindungen an Bodenstationen weltweit – eine Mikrowellenverbindung und eine Laser-Verbindung. So entsteht ein weltweites Netzwerk aus Uhren, das nicht nur zur Relativitätstheorie beiträgt, sondern auch zur Suche nach dunkler Materie, zur Messung von Höhenunterschieden auf der Erde (Geodäsie) und zur Synchronisierung globaler Zeitsysteme.

Wie ESA-Projektwissenschaftler Simon Weinberg sagte:

    „Ich bin begeistert und stolz, dass unser unglaublich komplexes und enorm wichtiges Projekt nach vielen Jahren harter Arbeit nun im All ist. Das ist ein großer Erfolg für die ESA und die Wissenschaftsgemeinschaft. ACES ist das Juwel der ESA auf der Internationalen Raumstation.“

Jetzt beginnt eine sechsmonatige Inbetriebnahmephase. In dieser Zeit werden die Uhren kalibriert, die Datenverbindungen getestet und das Verhalten des gesamten Systems genau analysiert. Mehrmals täglich wird ACES mit Uhren auf der Erde kommunizieren und Daten austauschen. Wenn alles stabil läuft, beginnt die eigentliche Wissenschaftsphase: zehn Datenaufzeichnungen von jeweils 25 Tagen Dauer.

Quelle (Englisch): https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/ACES_finds_its_home_in_orbit