Áprilisban egy európai kísérlet keretében két minden eddiginél pontosabb atomórát vittek a Nemzetközi Űrállomásra.
A NASA kereskedelmi űrszállítási szerződése alapján a Dragon teherűrhajó 32. alkalommal indult az ISS-hez április 21-én magyar idő szerint 10:15-kor (Commercial Resupply Services-32, CRS-32). A NASA floridai Kennedy Űrközpontjának 39A indítóállásáról felemelkedő Falcon-9 rakéta a teherűrhajóban az ISS-re szállította többek közt az Európai Űrügynökség (ESA) ACES (Atomic Clock Ensemble in Space) programjának két kísérleti atomóráját, amelyeknél pontosabb atomóra még soha nem járt a világűrben.
Az ACES a Kennedy Űrközpont szerelőcsarnokában. (Kép: ESA – T. Peignier)
Az ACES ötlete még az 1990-es években született, és az eszköznek eredetileg valamelyik űrrepülőgép fedélzetén kellett volna a világűrbe jutnia. Most végre feljutott az ISS-re, ahol a Canadarm2 kanadai robotkarral április 25-én helyezték el az ESA Columbus moduljának külső oldalán. Első lépésként fél évig tartó kalibrációs és beüzemelési időszak következik. Ezután egy évig tart az összes zaj és más zavaró hatás kiszűrése, és csak ezután kezdődhetnek a tényleges kísérletek. A tervek szerint a berendezéssel két és fél éven keresztül végeznek az idő természetére vonatkozó méréseket, de emellett az eszközzel minden korábbinál pontosabban fogják tudni szinkronizálni a szerte a világon működő atomórákat. A berendezéssel tíz, egyenként 25 napig tartó időszakban, folyamatos mérést végezve gyűjtik az adatokat. Az ACES a tervek szerint 2030-ig működik, vagyis az ISS jelenleg tervezett élettartamának végső határáig. Addigra a Földön az atomórák szerepét várhatóan átveszik az optikai órák, de azok mérete és nem elég robusztus kivitele akkor még nem fogja lehetővé tenni, hogy a világűrben használják őket.
Az ESA ACES kísérleti berendezését a 2025. április 21-én Floridából, Falcon-9 rakétával startoló Dragon teherűrhajó szállította a Nemzetközi Űrállomásra. (Kép: ESA – S. Corvaja)
Az ACES teljes egészében az ESA kísérlete, megvalósításának fővállalkozója az Airbus. A berendezés valójában két csúcstechnológiájú órából áll, az egyiket (PHARAO, Projet d’Horloge Atomique à Refroidissement d’Atomes en Orbite) a Francia Űrügynökség (CNES) készítette, a másikat (SHM, Space Hydrogen Maser) a svájci Safran Timing Technologies vállalat (a francia multinacionális Safran csoport tagja). Az ACES egyesíti két eszköz előnyös tulajdonságait, a PHARAO rendkívüli, hosszú távú stabilitását az SHM rövid távú stabilitásával, így olyan atomórát sikerült létrehozni, amelyik 300 millió év alatt mindössze egyetlen másodperccel térne el a „tényleges” időtől. (Filozófiai és méréselméleti kérdés, hogy mit tekintünk „tényleges” időnek, az viszont tény, hogy az ISS aktív életéből hátra lévő néhány év alatt az óra pontossága néhány százmilliomod másodperc. – B.E.) A PHARAO alapjául egy olyan atomóra szolgált, amely Párizsban működik, és egy egész termet betölt. Ez a berendezést kellett 1 köbméternél kisebb térfogatúra lekicsinyíteni és a világűr zord viszonyai között is működőképessé tenni. A PHARAO belsejében az abszolút nulla fokhoz közeli hőmérsékletre hűtött környezetben céziumatomokat bocsátanak ki, és figyelik azok kölcsönhatását a mikrohullámokkal.
Az ACES-t a Canadarm2, az ISS-en működő, a Kanadai Űrügynökség (CSA) által épített robotkarral erősítették működési helyére, a Columbus modul külső oldalára. (Kép: ESA / NASA)
A francia és a svájci eszközt összekapcsoló egységet a németországi Timetech vállalat készítette, az összeszerelést az Airbus friedrichshafeni (Németország) gyárában végezték. Az atomóra üzemeltetését egy Franciaországban és egy Németországban létesített irányítóközpontból (CADMOS, Centre d'Aide au Développement des activités en Micro-pesanteur et des Opérations Spatiales és Col-CC, Columbus Control Centre) végzik. Eközben az ISS fedélzetén működő különleges pontosságú atomóra sorra kapcsolatba lép azokkal a földi atomórákkal, amelyek fölött az ISS elrepül. Az összeköttetést egyidejűleg mikrohullámokkal és lézerrel biztosítják, így kiküszöbölik a légkör és más körülmények zavaró hatását, és az egész világon hihetetlen pontossággal tudják szinkronizálni az órákat.
A PHARAO az első lézeres hűtésű cézium-atomóra a világűrben, hasonló földi társai a Párizsi Obszervatóriumban definiálják Európában a másodpercet. Az SHM hidrogénmézer viszont tízszer pontosabb, mint a hasonló technológiával készült, a GPS és a Galileo navigációs műholdakon működő atomórák. Az ACES nemcsak méri az időt, hanem segít újradefiniálni az idő fogalmát. Ma a másodperc definíciója a céziumatomok rezgésén alapul (1983 óta, Bay Zoltán úttörő munkásságának köszönhetően – B.E.), így működik a PHARAO órája is, de a világ atomóráinak az ACES segítségével történő összehangolása lefektetheti az alapjait a másodperc még újabb, az eddiginél is pontosabb definíciójának.
Az ACES az ESA Columbus moduljának külső részén, a Föld felé néző oldalon. (Fantáziakép: ESA – D. Ducros)
Végül, de nem utolsósorban, az ACES lehetővé teszi Einstein általános relativitáselméletének ellenőrzését. Az elmélet szerint gravitációs térben megváltozik az idő múlása, minél erősebb a gravitációs tér, annál lassabban járnak az órák. Ezt kis magasságkülönbségek esetén földi laboratóriumi és terepi kísérletekkel számtalanszor igazolták, de az ACES berendezés lehetővé teszi a jelenség az eddigieknél jóval nagyobb magasságkülönbség esetén történő kimutatását, és ezáltal az elmélet ezen előrejelzésének minden eddiginél pontosabb ellenőrzését. (Mint tudjuk, – a sajnálatosan elterjedt tévhittel ellentétben – az ISS 400 km körüli keringési magasságában is hat a gravitáció, csak mintegy 10%-kal gyengébb, mint a Föld felszínén. – B.E.)
Kapcsolódó cikkek: Kapcsolódó linkek:
Dragon CRS-32
Jön a második generáció
Alakot ölt az új Galileo műholdgeneráció
A Galileo és az idő
12 dolog, amit nem tudtál a Galileóról (1. rész)
12 dolog, amit nem tudtál a Galileóról (2. rész)
Egyeztessük óráinkat!
A rendszer lelke: hiperpontos órák
Az ISS-en az eddigi legpontosabb atomóra az űrben (New Scientist)
7 things you didn’t know about ACES (ESA)
ACES finds its home in orbit (ESA)
ACES: Atomic Clock Ensemble in Space (ESA)
Ekkora beruházással erősítik Magyarország szerepét a műholdas alapú kvantumkommunikáció területén.
