Das seit April 1995 mit 24 Satelliten voll funktionsbereite Global Positioning System (GPS) ist die erste Technologie, bei der Auswirkungen von Einsteins Relativitätstheorie im Alltag unmittelbar zu spüren sind. Die Navigationsgeräte mit Satellitenempfang erleben seit Jahren einen enormen Boom. Das Prinzip der Ortung beruht auf der Positionsbestimmung aus Entfernungsmessungen zu den Satelliten, die aus den Laufzeiten der sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitenden Signale berechnet werden. Das Ortungsprinzip wird im Beitrag genauer beschrieben und darauf hingewiesen, dass die Genauigkeit von der exakten Zeitbestimmung abhängt. Das bedeutet, dass beim Stellen der Atomuhren in den Satelliten sowohl die Allgemeine als auch die Spezielle Relativitätstheorie zu berücksichtigen sind. Der Einfluss beider Effekte auf die Zeitmessung wird im Folgenden beschrieben und quantifiziert. Um den Einfluss der Relativität auszugleichen, müssen die Uhren an Bord der GPS-Satelliten um den Faktor 4,5x10-9 verlangsamt werden. Für die Borduhren bedeutet das eine Justierung auf 10,229999995326 MHz anstatt von 10,23 MHz. Ohne diese Korrektur ergäbe sich in der Längenbestimmung pro Stunde ein Fehler von 480 m. Die Ortsgenauigkeit für die militärische Anwendung liegt bei wenigen Metern. Das Einschalten der 'selektiven Verfügbarkeit' durch das US-Verteidigungsministerium verschlechtert den Wert auf über 100 m, indem die Satelliten ein verfälschtes Zeitsignal aussenden. Als europäisches Gegenstück zum amerikanischen GPS wird derzeit das Satelliten-Navigationssystem Galileo aufgebaut. Es funktioniert nach dem gleichen Prinzip, wird aber durch eine höhere Bandbreite mehrere Dienste anbieten und dem Nutzer ständige Verfügbarkeit garantieren. Mit 2 Testsatelliten will die europäische Raumfahrtbehörde ESA die Schlüsseltechnologien prüfen, bevor 2007 die ersten richtigen Navigationssatelliten starten sollen und 2010 das System einsatzbereit sein soll. Beim Deutschen Luftfahrtzentrum und Raumfahrtzentrum (DLR) in Oberpfaffenhofen rechnet man sich gute Chancen aus, Standort für das Galileo-Kontrollzentrum zu werden - und hat deshalb schon ein Uhrenmesslabor eingerichtet. Mit Hilfe mehrerer Atomuhren wird eine noch genauere Zeitbestimmung vorgenommen. Das Uhrenlabor des DLR soll künftig die 'Galileo Precise Time Facility' beherbergen, das im Sekundentakt sämtliche Bodenstationen mit dieser Zeit versorgt. Diese synchronisieren ihrerseits die Satelliten unter Berücksichtigung der Einsteins Korrekturen.
Satelliten-Uhren ticken anders
Chip. Computer & Communications ; 10 ; 110-114
2005
4 Seiten, 7 Bilder
Article (Journal)
German
ULTRALEICHT - Warum der Rotor ohne Motor dreht: Autogyros "ticken" anders
Online Contents | 2004
IuD Bahn | 2007
|TIBKAT | 1970
|Online Contents | 1994
European Patent Office | 2018
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