ESA testet Einsteins Relativitätstheorie auf der ISS

Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) will zentrale Aspekte von Einsteins Relativitätstheorie unter Weltraumbedingungen überprüfen. Dazu wurde mit dem Projekt ACES (Atomic Clock Ensemble in Space) ein hochpräzises Messinstrument zur Internationalen Raumstation (ISS) geschickt. 

Das Ensemble aus 2 Uhren wird außen am europäischen Columbus-Modul installiert und soll über einen Zeitraum von 30 Monaten Daten sammeln, wie die ESA selbst schreibt. Der Start erfolgte am Montag im Rahmen der Space X Commercial Resupply Mission 32. 

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Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie besagt, dass die Gravitation den Zeitfluss beeinflusst: In größerer Entfernung zum Erdmittelpunkt vergeht die Zeit schneller. Bisherige Experimente auf Bergen oder in Flugzeugen konnten diesen Effekt nachweisen. ACES hebt diese Messungen auf eine neue Ebene, indem es die Zeitdilatation in 400 Kilometern Höhe mit bisher unerreichter Genauigkeit untersucht.

Aufbau von ACES

ACES besteht aus 2 hochmodernen Uhren: der Cäsium-Atomuhr PHARAO und der Wasserstoff-Maser-Uhr SHM. PHARAO, entwickelt von der französischen Raumfahrtagentur CNES, nutzt Laser, um Cäsiumatome auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt zu kühlen. Dadurch werden extrem präzise Zeit- und Frequenzmessungen ermöglicht. SHM, gefertigt in der Schweiz, dient als zusätzliche Referenz. 

ACES wurde bei Airbus in Friedrichshafen, Deutschland, vollständig zusammengebaut und im Laufe des Jahres 2024 ausgiebig getestet. Im März 2025 verließ das Instrument Europa und wurde zum Kennedy Space Center der NASA in Florida, USA, gebracht, wo Ingenieure von ESA, Airbus und NASA im Reinraum der Space Station Processing Facility weitere Vorbereitungen durchführten. 

In Kombination erreichen die beiden Uhren eine Zeitmessgenauigkeit von einer Sekunde in 300 Millionen Jahren. Diese Präzision ist entscheidend, um minimale Unterschiede im Zeitverlauf zwischen Erde und Weltraum nachzuweisen.

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Phsyikalische Theorien

ACES ist Teil eines Netzwerks aus Uhren auf der Erde und im All. Über Mikrowellen- und Laserlinks werden die Signale zwischen der ISS und Bodenstationen in Europa, den USA und Japan ausgetauscht. 

Dadurch lassen sich nicht nur fundamentale physikalische Theorien testen, sondern auch geodätische Messungen und die globale Synchronisation von Zeitskalen verbessern. Die Daten könnten zudem zur Suche nach Dunkler Materie und zur Überprüfung von Naturkonstanten beitragen.