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GTS-2 - Exakte Ortszeit weltweit verfügbar?

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    Uhren von der ISS aus synchronisieren

    Vladimir Dezhurov von Rosaviakosmos mit der GTS-Elektronik im Swedsa-Modul an Bord der ISS.

Hintergrund und wissenschaftliche Ziele:

Nicht alle Uhren auf der Erde gehen exakt gleich. Das könnte das Global Transmission Services (GTS-2)-Experiment nun ändern: Durch dieses System können Uhren und Armbanduhren überall auf der Erde von der ISS aus synchronisiert werden. Rüstet man diese Datendienste mit einem bestimmten Codierungssystem aus, so könnten sie auch kommerziell eingesetzt werden: Gestohlene Fahrzeuge könnten blockiert und verlorene Kreditkarten gesperrt werden. Das Experiment soll zeigen, ob sich bei Diebstahl die Position dieser entwendeten Geräte genau bestimmen lässt. Zusätzlich können mit Hilfe der Telemetriedaten Objekte, wie zum Beispiel Container oder Waggons, überwacht werden.

Experimentbeschreibung:

GTS testet und demonstriert Rundfunkübertragungstechniken mit hochgenauem Zeitsignal, jeweils korrigierter Ortszeit weltweit sowie global nutzbaren digitalen Signalen für unterschiedliche Dienstleister. Der GTS-Sender an Bord der ISS sendet periodisch die Zeitsignale aus. Durch die Rotation der Erde und die hohe Bahnneigung der Raumstation wird im Verlauf des Fluges mehrmals innerhalb eines Tages ein Bodenbereich von etwa plus-minus 70 Breitengraden abgedeckt. Die Armbanduhren am Boden können durch die besondere Form der Signalabstrahlung die richtige Uhrzeit ermitteln. Durch eine spezielle Codierung der Empfängerchips kann die Echtheit der Daten überprüft und beispielsweise im Fall eines Autodiebstahls sogar die Elektronik eines Fahrzeugs blockiert werden. So lassen sich Daten fast fälschungssicher übertragen. Das GTS-System sendet für die verschiedenen Zeitzonen jeweils die korrigierte Lokalzeit mit Sommer/ Winter-Informationen aus, so dass die Uhren auf der Erde automatisch die richtige Zeit anzeigen. Jeder Empfänger am Boden hat eine eigene Identifikation (ID), durch die gezielt Informationen an einen einzelnen Benutzer gesendet werden können.

Status:

Das System ist funktionsfähig und dienstbereit. GTS-2 setzt das GTS-Experiment mit einer verbesserten Elektronikeinheit, die 2005 mit Progress-Raumschiff zur ISS gebracht wurde, fort. GTS-2 hat die Empfangsleistung wesentlich verbessert. Seit dem 5. Dezember 2005 wurde es erfolgreich betrieben. Durch die stabile Zeitreferenz konnte außerdem gezeigt werden, dass sich durch GTS eine präzise Orbitbestimmung durchführen lässt, die mit den kurzen Kontaktzeiten eines Satelliten im niederen Orbit arbeiten kann. Diese Orbitbestimmung soll im Rahmen einer deutsch-russischen Zusammenarbeit mit dem Keldysh Institute of Mathematics zu einem Naviagationssystem für Planetenlander entwickelt werden.

Ergebnisse:

Die Funktionstüchtigkeit des verbesserten GTS-2-Systems wurde seit 2005 bis heute erprobt und verifiziert. Zeitübertragungen wurden dabei ebenso demonstriert, wie die kryptographische Übertragung von Nutzdaten. Da die interne Referenz eine Kurzzeitstabilität von 1x10-13 im 1.000 Sekunden Bereich hat, konnten erfolgreich Orbitdaten der ISS vom Boden aus bestimmt werden. Die neu entwickelten Modulationsverfahren können auch in einem nicht-kohärenten Modus betrieben werden, der immun gegen Dopplerdrift ist. Daher kann das Verfahren um Systeme mit Rückkanal erweitert werden, die einen koordinierungsfreien Mehrfachzugang mit einer großen Anzahl von terrestrischen Transpondern erlauben, die gleichzeitig erfasst werden können. Das GTSZeitsignal kann grundsätzlich kommerziell zum Einsatz kommen, wurde aber bisher noch nicht umgesetzt. Die Verhandlungen in dieser Angelegenheit werden fortgeführt.

Perspektiven für Forschung und Anwendung:

GTS soll in Zukunft kommerzielle Datenpakete weltweit an beliebige mobile Miniaturempfänger und -transponder verteilen. Anwendungen liegen in folgenden Bereichen: globale Funkuhrsynchronisation, Personenrufdienste (Paging), Datenübertragungen zu Smartcards, Diebstahlsicherungen für Autos und Mobiltelefone, etc., Autorückruf und -notruf, Fernsteuerung, Container-Verfolgung und Flotten-Management. Die Miniaturisierung der Empfänger kann auch kleinere Gegenstände wie Uhren, Funktelefone, elektronische Fahrzeugschlüssel und Chipkarten vor Diebstahl schützen. Das TZR hat einen neuartigen, voll digitalen Empfänger für den Empfang des Zeitsignals entwickelt, der sich jedoch auch für die anderen Anwendungsgebiete einsetzen lässt. Nach Abschluss der Experimentierphase kann der Prototyp direkt in einen Mehrzweck-Mikrochip umgewandelt werden, der alle oben genannten Funktion verwirklichen soll. Durch diese generischen Eigenschaften, die auf den jeweiligen Anwendungsfall eingestellt werden, lässt sich eine hohe Stückzahl  und damit ein attraktiver Stückpreis erzielen. Die Möglichkeit, eine große Anzahl von Transpondern gleichzeitig abzufragen, bietet die Möglichkeit, durch die Telemetrie von zum Beispiel Eisenbahnwaggons Vorhersagen über den Streckenzustand oder die Abnutzung der Achsen zu treffen und so eine optimierte Planung für Reparatur oder Lieferzeiten zu erstellen.

Start: GTS: 21. März 2002 / Progress 7P
GTS-2: 8. September 2005 Progress 19P
ISS-Zeitraum GTS: seit März 2002
GTS-2: seit 5. Dezember 2005
Unterbringung Innen und außem am Swesda-Modul
Experimentator Prof. Dr.-Ing. Felix Huber
Einrichtung Steinbeis Transfer-Zentrum Raumfahrt (TZR)
Bereich Telemetrie und globaler Funk-Service
Partner ESA, DLR

 

Zuletzt geändert am:
02.06.2014 09:39:31 Uhr