Eine Signal-Abweichung von einer Nanosekunde würde bei der weltraum-basierten Laufzeitmessung für das automatisierte Fahren, das sich künftig des Satellitensystems bedienen soll, bereits 0,3 m Differenz auf der Strasse bedeuten. Das ist zuviel, findet das DLR-Institut für Quantentechnologien - und arbeitet jetzt an Jod-Laseruhren für das europäische Navigationssystem.

Im Galileo-System befinden sich Atomuhren, die auf die Nanosekunde genau sind. Eine Milliarde Nanosekunden dauern eine Sekunde lang. Und es geht noch mehr: «Die im Institut für Quantentechnologien entwickelten Jod-Laseruhren werden um ein Vielfaches genauer sein als andere Systeme», sagt Professor Felix Huber vom Galileo-Kompetenzzentrum im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt.

Das Kompetenzzentrum verbessert laufend die Technologien für das Navigationssystem. Dazu werden die Erfindungen der DLR-Institute zusammen mit der Industrie so vorangebracht, dass sie für die Satelliten und die Bodensysteme eingesetzt werden können. Das Institut für Quantentechnologien bringt die Jod-Laseruhren in ein Projekt namens «Compasso» ein. Die Jod-Laseruhren müssen für den Einsatz im Weltraum besonders klein, robust und langlebig sein. Für das Projekt wurde ein Laserterminal entwickelt, das die Daten überträgt, die Uhren der Satelliten synchronisiert und Entfernungen hochpräzise bestimmt. Hinzu kommen ein «Frequenzkamm» und weitere Instrumente, die Experimente im Weltraum unterstützten. Der Frequenzkamm überträgt die optischen Signale in den Frequenzbereich für die Satellitennavigation. Das Institut für Softwaretechnologie liefert die Betriebssoftware für den Computer, der die Experimente steuert. Der DLR-Raumflugbetrieb unterstützt und übernimmt die Vorbereitung und Durchführung des Gesamtbetriebs.

«Die Atomuhren in den Satelliten müssen so exakt übereinstimmen, dass sie Positionsgenauigkeiten im Bereich weniger Zentimeter in Echtzeit erlauben», sagt Felix Huber. Die Satelliten funken pausenlos Daten über ihre Borduhrzeit und die Satellitenbahn. Der Empfänger berechnet den Abstand zum Satelliten, indem er feststellt, wie lange das Signal unterwegs ist. Galileo besteht bislang aus einem Netz von aktuell 22 operationellen Satelliten, die sich auf drei Umlaufbahnen bewegen. Die Satelliten werden von zwei Kontrollzentren gesteuert, von denen sich eines im italienischen Fucino und eines am DLR-Standort in Oberpfaffenhofen befindet.

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