RELAGAL-II - Tests der Relativitätstheorie mit Uhren in Mikrogravitation

Abstract

Mit RELAGAL-II wurde der in RELAGAL erfolgreich durchgeführte Test der allgemein relativistischen gravitativen Rotverschiebung fortgesetzt und die Analyse der Uhren- und Orbitdaten der GalileoSatelliten in exzentrischen Orbits GSAT-0201 und GSAT-0202 konsolidiert. Dazu wurde die Analyse von 510 auf 973 Tage mit neu hinzugekommenen Daten ausgeweitet und es wurden die Modelle zur Abschätzung systematischer Unsicherheiten aufgrund externer Einflüsse wie Temperaturschwankungen verfeinert. Zwar konnte keine weitere Verbesserung des Tests erzielt werden, jedoch wurde die Fehlerabschätzung methodisch wesentlich verbessert. Darüber hinaus wurde in RELAGAL-II auch der gravitomagnetische Uhreneffekt als ein bislang noch nicht experimentell überprüfter relativistischer Effekt untersucht. Es wurde eine Beschreibung des Effekts formuliert, die sich auf GNSS Uhrenprodukte anwenden lässt und es wurde untersucht inwiefern der Effekt in den Galileo Uhren- und Orbitprodukten nachweisbar ist. Es zeigt sich, dass eine Messung auf Grundlage der vorhandenen Daten noch nicht möglich ist. In der Folge wurden schließlich die Anforderungen an Uhren und Orbitgenauigkeit für eine dedizierte Mission zur erstmaligen Messung des Effekts abgeleitet. Außerdem wurde ein Simulationsmodul für weltraumgestützte Uhren für den High-Precision Simulator erstellt, welches den Uhrengang mit allen relativistischen Effekten in Abhängigkeit des modellierten Orbits berechnen kann. Ein solches Modul kann perspektivisch auch für die Satelliten-basierte Uhrengeodäsie eingesetzt werden.