Zweite Chance für Galileo-Satelliten

Neues aus der Forschung

Meldung vom 05.12.2018

Aufgrund einer Fehlfunktion der Soyuz-Oberstufe erreichten zwei Galileo-Satelliten im August 2014 nicht ihre vorgesehene Höhe. Darin sahen Forscher des Zentrums für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen sofort einen möglichen Glücksfall für ihre Forschung zu Einsteins Relativitätstheorie. Die Ergebnisse dieser unverhofften, wissenschaftlichen Satelliten-Mission wurden nun in der renommierten Zeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.


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Logo des Galileo Satellitennavigationsprojekts, ein im Aufbau befindliches europäisches globales Satellitennavigations- und Zeitgebungssystem unter ziviler Kontrolle (europäisches GNSS).
Sven Herrmann, Felix Finke, Martin Lülf, Olga Kichakova, Dirk Puetzfeld, Daniela Knickmann, Meike List, Benny Rievers, Gabriele Giorgi, Christoph Günther, Hansjörg Dittus, Roberto Prieto-Cerdeira, Florian Dilssner, Francisco Gonzalez, Erik Schönemann, Javier Ventura-Traveset, and Claus Lämmerzahl
Test of the Gravitational Redshift with Galileo Satellites in an Eccentric Orbit
Phys. Rev. Lett. 121, 231102
DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.231102


Am 22. August 2014 wurden die beiden Satelliten Galileo 5 und 6 mit einer russischen Soyuz-Rakete gestartet. Aufgrund einer Fehlfunktion der Oberstufe dieser Rakete konnten die Satelliten nicht in die vorhergesehene kreisförmige Umlaufbahn in ca. 23.500 Kilometer Höhe gebracht werden. Stattdessen fliegen sie auf einer elliptischen Bahn, auf der sie zweimal täglich ihre Höhe um ca. 8.700 Kilometer ändern.

Da es zunächst danach aussah, dass die Satelliten dadurch nicht für das Galileo Positionierungssystem genutzt werden können, wurde sogar deren Abschaltung in Erwägung gezogen.

Neue Nutzung der Satelliten

Gravitationsphysiker des ZARM schlugen stattdessen vor, die Satelliten zusammen mit den mitgeführten Atomuhren zu nutzen, um einen verbesserten Test der gravitativen Rotverschiebung durchzuführen. Dieser Effekt ist eine der zentralen Vorhersagen der von Albert Einstein vor 100 Jahren aufgestellten Allgemeinen Relativitätstheorie. Sie besagt, dass Gravitation – in diesem Fall die Erdanziehungskraft – die Zeit beeinflusst. Genauer gesagt: Uhren laufen mit zunehmender Entfernung von der Erde, also z.B. im Weltraum, schneller als identische Uhren auf der Erde.

Zusammen mit Partnern der TU München ist es dem ZARM Team nun gelungen, die gravitative Rotverschiebung um den Faktor vier genauer als bisher zu bestätigen, die erste Verbesserung dieses Tests der Relativitätstheorie seit mehr als 40 Jahren. Eine parallele Analyse eines französischen Teams kam zu einem ähnlichen Ergebnis. Beide Resultate wurden jetzt in der höchst renommierten Zeitschrift Physical Review Letters publiziert. Die Rotverschiebung hat große praktische Bedeutung in der Positionierung, der Navigation, bei der Definition der Internationalen Atomzeit sowie in der Erdvermessung und Geophysik.

Förderer hinter dem Projekt

Die Bremer Initiative zur wissenschaftlichen Verwendung der Galileo-Satelliten wurde sowohl vom DLR Raumfahrtmanagement als auch von der Europäischen Raumfahrtagentur ESA aufgegriffen und mit den Projekten RELAGAL und GREAT unterstützt. Letzteres wurde im ESA General Studies Program aufgesetzt und vom Galileo Navigation Science Office am ESAC bei Madrid koordiniert. Dabei wurden die Daten zu Orbit und Uhrengang über drei Jahre vom ESOC Navigation Support Office in Darmstadt aufbereitet und dem Team am ZARM sowie einer weiteren Gruppe am Pariser Observatorium (SYRTE) für eine parallele unabhängige Analyse zur Verfügung gestellt. Zusätzlich zu den hochgenauen Uhren- und Orbitdaten wurden hierfür auch lasergestütze Positionsmessungen zu den Satelliten hinzugezogen.


Diese Newsmeldung wurde erstellt mit Materialien von idw-online


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