Supernøjagtige ure – Galileos bankende hjerte

Galileo constellation
10 maj 2007

Rejsende har været afhængige af nøjagtig tidtagning til brug for navigering lige siden opfindelsen af skibskronometeret i det attende århundrede. Galileo, det 21-århundredes europæiske navigationssystem, er også afhængigt af ure – men de er millioner af gange mere nøjagtige end de tidlige kronometre.

Når Galileo-satellitterne er i drift, vil de medføre to typer ure – passive brintmasere og atomfrekvensstandarder med rubidium. Hver satellit vil blive udstyret med to brintmasere, hvoraf en skal bruges som primær reference til frembringelse af navigeringssignalerne, og den anden skal være en kold (uvirksom) reserve.

Alle satellitter i drift vil også medføre to rubidiumure, hvoraf det ene skal være varm (konstant fungerende) backup for den fungerende brintmaser, for at kunne træde ind øjeblikkeligt hvis maseren skulle svigte og på den måde sørge for uafbrudt generering af signaler. Det andet rubidiumur skal fungere som kold reserve.

Passive hydrogen maser under test
Passive Hydrogen Maser under test

GIOVE-A, forkortelsen for Galileo in-orbit verification satellite, som i øjeblikket er i drift, medfører to rubidiumure – et i funktion og en kold reserve. GIOVE-B, der forventes at komme i drift senere på året, skal medføre en brintmaser og to rubidiumure, et varmt og en kold reserve. GIOVE-A2-satellitten, der vil være klar til opsendelse i anden halvdel af 2008, skal medføre en lignende nyttelast til tidtagning som GIOVE-A, men den skal kun transmittere ekstra navigationssignaler.

Galileos passive brintmasere skal foretage tidtagning med en nøjagtighed på ca. et nanosekund (en tusindmilliontedel af et sekund) i løbet af 24 timer – og det svarer til at tabe et sekund for hver 2,7 millioner år. Rubidiumurene har en nøjagtighed på 10 nanosekunder pr. dag. Til sammenligning har et almindeligt digitalt armbåndsur en nøjagtighed på ca. et sekund pr. dag.

Galileos passive brintmaserure vil være ca. tusindmillioner gange mere nøjagtige end et digitalt armbåndsur.

Behovet for nøjagtighed

GIOVE-B in orbit (artist's impression)
GIOVE-B in orbit (artist's impression)

Idéen er, at Galileos brugere skal kunne fastslå deres position ved at måle, hvor lang tid radiobølger, der transmitteres af satellitter i Galileo-konstellationen, er om at nå ned til dem. Radiobølger rejser med en hastighed på ca. 300 millioner meter pr. sekund, så de dækker en afstand på ca. 0,3 meter på et nanosekund. For at kunne tilbyde navigeringsnøjagtigheder inden for en meter skal Galileos tidsmåling derfor udføres med en nøjagtighed i området for et nanosekund.

Som et biprodukt fra satellitnavigationens behov for nøjagtig tidtagning bliver Galileo også i stand til at tilbyde tjenester, der kræver tidspræcision, og som blandt andet vil kunne anvendes ved tidsstempling af finansielle transaktioner.

Galileo er et fælles initiativ fra ESA og Europakommissionen. Når det er færdigudviklet i begyndelsen af det næste årti, bliver det det første GPS-system, der kan tilbyde global dækning.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.