A rendszer lelke: hiperpontos órák
(Rovat: Galileo, Navigáció és térképészet - 2007.05.25 16:55.)

A Galileo műholdas navigációs rendszer pontosságát a műholdakra telepítendő, minden eddiginél tökéletesebb atomórák garantálják.

A tengerészeti célra kifejlesztett kronométerek a 18. századtól szolgálják az utazókat. Azóta is az egyre pontosabb időmérés a kulcsa a megbízható navigációnak. A lassan kiépülőben levő európai műholdas navigációs rendszer „órái” több milliószor olyan pontosak, mint a régi idők kronométerei.

A Galileo műholdak kétfajta órát (atomi oszcillátort) szállítanak majd. Az egyik egy hidrogén mézer, a másik egy rubídium frekvencia-etalon. Műholdanként ráadásul két hidrogén mézer lesz a fedélzeten: az egyik az elsődleges időjel-szolgáltató, a másik tartalék arra az esetre, ha az első végleg meghibásodna. Ugyancsak két rubídium atomóra is lesz a fedélzeten. Az első párhuzamosan működik a fő hidrogén mézerrel, hogy annak kiesése esetén azonnal tudja pótolni. A második egy inaktív tartalék. A többszörös biztosítás oka, hogy minden körülmények közt biztosítható legyen az egyas műholdak szolgáltatásának folytonossága.

A GIOVE-A, a műholdrendszer első, kísérleti holdja – az egyetlen, amely jelenleg pályán van – csupán két rubídium atomórával rendelkezik. Az idén felbocsátandó második tesztműhold, a GIOVE-B azonban már kipróbál egy hidrogén mézert is.

A GIOVE-B-re szánt hidrogén mézer laboratóriumi tesztelés közben. (Kép: ESA)

A Galileo hidrogén mézereinek pontossága 1 nanoszekundum (10^-9 másodperc) 24 óra alatt. Ez azzal egyenértékű, mint ha 1 millió éves működés során 2,7 másodpercet sietne vagy késne az óra (amelynek persze semmi esélye 1 millió évig működni...). A rubídium etalonok pontossága ennél egy nagyságrenddel gyengébb, 10 ns/nap. Összehasonlításul: egy közönséges digitális karóra naponta jellemzően 1 másodpercet csúszhat.

Miért van szükség a pontos időmérésre? A műholdas helymeghatározás működésének alapelve, hogy a Föld körül keringő műholdakról kibocsátott, és a vevőberendezés által felfogott rádiójelek futási idejét mérjük. Mivel a rádióhullámok másodpercenként 300 millió métert tesznek meg, 1 nanoszekundum alatt ez 30 cm. Ha a Galileo méteres pontosságú alapszolgáltatást szeretne nyújtani, az időmérés pontosságának a nanoszekundumos tartományba kell esnie. Pontos atomórái révén a műholdas navigációs rendszer nem csak helyzetmeghatározási szolgáltatást tud nyújtani. Alkalmas a földi órák szinkronizálására is. Ezzel a Galileo például pénzügyi tranzakciók pontos időbélyegeinek elkészítésében is szerepet játszik majd.

A Galileóval kapcsolatos közelmúltbeli rossz hírek, a koncessziós tárgyalások elhúzódása, a kiépítés több éves késése mellett a műszaki tesztek zavartalanul folynak. Az ESA által 2005 végén felbocsátott GIOVE-A tesztműhold május elején sugározta első navigációs üzenetét. Ez tartalmazza azokat az információkat – pl. a pontos időt, a műhold pályaelemeit –, amelyek alapján a földi felhasználó vevőberendezése ki tudja számítani saját pozícióját. A GIOVE-A eddig csak olyan jeleket sugárzott, amelynek alapján a műhold–vevő távolságot tudták kiszámítani. A mostani demonstrációs kísérlet célja az információ-áramlás kipróbálása az irányító központtól egészen a végfelhasználókig.