Europa will mit Uhren im All Einstein-These testen

Um mehr über das Verhältnis von Schwerkraft und Zeit zu lernen, hat Europa zwei Atomuhren ins Weltall geschickt. Das Instrument Aces soll der europäischen Raumfahrtbehörde Esa zufolge das akkurateste Zeitsignal jemals aus dem All senden. Es hob am Morgen vom Kennedy Space Center in Florida an Bord einer «Dragon»-Kapsel des US-Raumfahrtunternehmens SpaceX gemeinsam mit anderem Equipment und Experimenten ab. Nach etwa 28 Stunden Flug soll die Kapsel am Dienstag an der Internationalen Raumstation ISS ankommen und eigenständig dort andocken.

Stimmen Einsteins Annahmen zu Schwerkraft und Zeit?

Aces besteht gleich aus zwei Uhren: Pharao und SHM. Die Caesium-Atomuhr Pharao misst die Sekunden besonders genau. Doch für ein kontinuierliches Signal wird eine zweite Uhr benötigt, die zwar nicht extrem akkurat sein muss, dafür aber stabil: die Wasserstoff-Maser-Uhr SHM (Space Hydrogen Maser).

Die Signale sollen täglich an mehrere Bodenstationen geschickt werden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen dann prüfen, wie sich die Zeit am Boden und an der ISS unterscheiden.

Von diesen Daten erhoffen sich Fachleute Erkenntnisse zur Allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein. Einstein nahm an, dass die Schwerkraft die Zeit im Grunde verlangsame. Experimente auf der Erde haben laut Esa bereits gezeigt, dass Zeit in höheren Höhenlagen schneller vergeht.

Synchronisierung der Uhren auf der Welt

Das Projekt soll sich auch die Zeitmessung auf der Erde vornehmen. Erstmals werde man alle akkuraten Uhren auf der Welt vernetzen, sagte Simon Weinberg, der bei der Esa für Aces zuständig ist. «Wenn wir dies einmal zum Laufen bringen, werden wir in der Lage sein, den Standard für Sekunden weltweit zu teilen.»

Ende der Woche soll ein Roboterarm Aces außen an der ISS anbringen. Etwa ein halbes Jahr wird es dann dauern, bis die Instrumente so kalibriert sind, dass sie möglichst genaue Messungen liefern. Nach anderthalb Jahren soll die Wissenschaft erste Ergebnisse bekommen.

Vorhaben kommt nach Jahrzehnten der Planung

Die Arbeit an Aces zog sich über Jahre. Das erste Konzept wurde laut Weinberg in den 1990er Jahren entwickelt. Wissenschaft und Industrie sahen sich aber zahlreichen Herausforderungen gegenüber, die das Projekt in die Länge zogen.

Eine davon war es, gleich zwei Atomuhren in einem Instrument unterzubringen. Letztlich gelang dies bei einer Größe von etwa einem Kubikmeter. Zum Vergleich: die Atomuhr, auf der Pharao basiert, füllt in Paris einen ganzen Raum. Dass die Uhr für die jetzige Mission derart komprimiert werden konnte, sei eine «wirklich große Errungenschaft», so Weinberg.