US-Armee will supergenaue Atomuhren für Flugzeuge bauen

Die moderne Kriegsführung ist auf maximale Genauigkeit angewiesen. Daher verlassen sich Hightech-Raketen, Flugzeuge, Schiffe und Dronen auf Atomuhren, die in GPS-Satelliten verbaut sind. Sie gewährleisten eine Zeitgenauigkeit im Nanonsekundenbereich.

GPS ist allerdings fehleranfällig. Denn die Satelliten können durch potentielle Gegner gestört und die Zeitsynchronisation dadurch beeinträchtigt werden. Bereits eine Abweichung von einer Milliardstel Sekunde kann dazu führen, dass eine Rakete ihr Ziel verfehlt.

Um diesem Szenario entgegenzuwirken, hat DARPA, die Forschungsbehörde der US-Armee, kürzlich das Programm „Robust Optical Clock Network“ (ROCkN) angekündigt. Ziel des Projektes ist es, eine extrem genaue optische Atomuhr zu entwickeln, die kompakt genug ist, um in ein Militärflugzeug oder ein Feldfahrzeug zu passen, wie DARPA in einem Statement offenbart.

Optische Atomuhr verspricht maximale Präzision

Eine herkömmliche Atomuhr, wie die in GPS-Satelliten, misst die Frequenz ihrer Zielatome mit einem Mikrowellenstrahl. Ersetzt man diese Mikrowellen durch Licht, erhöht sich die Genauigkeit der Zeitmessung erheblich. Derartige Atomuhren mit Licht als Messinstrument werden als optische Uhren bezeichnet. Ihre Präzision ist erstaunlich: Während der gesamten Lebensdauer des Universums würden sie nicht eine Sekunde gewinnen oder verlieren.

Optische Atomuhren sind nicht neu. Wissenschafter*innen konnte bereits mehrere Apparate entwerfen und bauen. Für militärische Zwecke taugen sie allerdings nicht, denn die Uhren sind typischerweise sperrig und empfindlich.

"Ziel ist es, optische Atomuhren von aufwendigen Laborkonfigurationen zu kleinen und robusten Modellen zu machen, die auch außerhalb des Labors funktionieren", sagte Tatjana Curcic, Programmleiterin von ROCkN. "Wenn wir erfolgreich sind, würden diese optischen Uhren eine 100-fache Steigerung der Präzision bzw. eine Verringerung des Zeitfehlers im Vergleich zu den bestehenden Mikrowellen-Atomuhren bieten.“

Die DARPA-Atomuhr soll zudem ohne Verbindung zum GPS funktionieren. Das mache die Zeitmessung weniger anfällig für Fehler und potentielle Angriffe.

Einsatz auch im Weltraum wahrscheinlich

Nicht nur Flugzeuge und Schiffe sollen mit optischen Atomuhren ausgestattet werden. Die Technologie könnte auch in der Weltraumforschung zum Einsatz kommen. Ähnlich wie bei militärischen Operationen erfordert die Navigation von Raumfahrzeugen durchs All eine hohe Messgenauigkeit bei zurückgelegten Entfernungen. 2019 schickte die NASA daher eine Atomuhr ins All, die sogenannte Deep Space Atomic Clock. Vergangenen September hat die Uhr ihre Mission im Weltraum beendet.

Tragbare optische Atomuhren könnten Raumfahrzeuge künftig dabei helfen, noch genauer durch den Kosmos zu navigieren.