Supernøyaktige klokker – Galileos hjerteslag

Galileo constellation
10 mai 2007

Reisende har vært avhengige av nøyaktig måling av tiden for navigasjonsformål siden skipskronometeret ble utviklet i det attende århundre.Galileo, det europeiske navigasjonssystemet for det 21. århundre, er også avhengig av klokker – men de er er flere millioner ganger nøyaktigere en klokkene i gamle dager.

De operative Galileo-satellittene vil ha to typer klokker om bord – passive hydrogenmasere og rubidiumbaserte atomfrekvensstandarder. Hver satellitt vil være utstyrt med to hydrogenmasere, hvorav én vil være den primære referansen for generering av navigasjonssignaler, og den andre vil være en kald (ikke-operativ) reserve.

Hver operativ satellitt vil også ha med seg to rubidiumklokker, hvorav én vil være en varm (permanent aktivert) reserve for den operative hydrogenmaseren, og som straks vil ta over hvis maseren skulle svikte, slik at generering av signaler vil fortsette uten avbrudd. p> Den andre rubidiumklokken vil fungere som en kald reserve. GIOVE-A, Galileo-satellitten i bane som er i drift nå, har to rubidiumklokker – én operativ og én kald reserve. GIOVE-B, som er planlagt å være i drift senere i år, vil ha én hydrogenmaser og to rubidiumklokker, én varm og én kald reserve. GIOVE-A2-satellitten, som vil være klar for oppskytning i andre halvdel av 2008, vil ha med seg en lignende tidsmålingsnyttelast som GIOVE-A, men vil også overføre andre navigasjonssignaler.

Passive hydrogen maser under test
Passive Hydrogen Maser under test

De passive Galileo-hydrogenmaserne vil måle tiden med en nøyaktighet på rundt ett nanosekund (én tusen miliondel av et sekund) per 24 timer – noe som gir et maksimalt avvik på ett sekund i løpet av 2,7 millioner år. Rubidiumklokker har et maksimalt avvik på 10 nanosekunder per døgn.

Til sammenligning har et vanlig digitalt arbåndsur en nøyaktiget på ett sekund per døgn. Galileos passive hydrogenmaserklokker vil være rundt tusen millioner ganger mer nøyaktige enn et digitalt arbåndsur.

Behovet for nøyaktighet

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

Prinsippet bak Galileo er at brukerne kan bestemme sin posisjon ved å måle hvor lang tid radiobølgene som overføres fra satellittene i Galileo-konstellasjonen, bruker for å nå frem til dem. Radiobølger har en hastighet på 300 millioner meter per sekund, så de tilbakelegger rundt 0,3 meter per nanosekund. For å kunne tilby en navigasjonsnøyaktighet på meternivå, må derfor Galileos tidsmålinger utføres med en presisjon i nanosekundområdet.

For å kunne tilby en navigasjonsnøyaktighet på meternivå, må derfor Galileos tidsmålinger utføres med en presisjon i nanosekundområdet. Som et biprodukt av satellittnavigasjonsystemets behov for nøyaktig tidsmåling, vil Galileo også kunne tilby presisjonstidstjenester, som for eksempel kan brukes til tidsstempling av økonomiske transaksjoner.

Galileo er et samarbeidsprosjekt mellom ESA og EU-kommisjonen. Når prosjektet er helt implementert i begynnelsen av neste tiår, vil det være det første sivile posisjoneringssystemet med global dekning.

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