Weltweite boden- und weltraumgestützte Zeiterzeugung und Zeitverteilung
Robust Precise Timing Facility
Dieses Projekt befasst sich mit der Entwicklung einer robusten Zeitbestimmung für Galileo. Die so genannte "Precise Timing Facility" und ihre Anbindung an die Weltzeit werden in einem unabhängigen Labor neu konzipiert, insbesondere im Hinblick auf die Robustheit in Design und Betrieb.
Das Projekt "Robust Precise Timing Facility (RPTF)" sieht den Aufbau einer robusten Zeiteinrichtung für Galileo im Sinne einer weltweit boden- und weltraumgestützten Zeitgenerierung und Zeitverteilung vor.
Zeitgenerierung und Zeitverteilung
Dazu sollen die aktuellen und zukünftigen Uhren des Boden- und Satellitensegments zu einer gemeinsamen Systemzeit über den sogenannten „Composite Clock Algorithm“ kombiniert werden. Neben der Zeitgenerierung ist auch die Zeitverteilung im System eine Komponente, die unter verschiedensten Gesichtspunkten mit bewertet werden muss. Dafür werden in einem eigenständigen Labor eine ähnliche Anzahl von Uhren wie in den Galileo PTF‘s in Fucino (bei Rom) und Oberpfaffenhofen (bei München) eingesetzt. Derzeit werden vier aktive Wasserstoffmaser und vier Cäsiumfrequenzstandards für die Realisierung der RPTF verwendet. Die genutzten Algorithmen sind so flexibel, dass mit zusätzlichen Messinstrumenten eine beliebige Anzahl von Uhren hinzugefügt werden kann.
Die RPTF ist vom Design so geplant und aktuell so aufgebaut, dass während des operationellen Betriebs ein Messgeräteausfall kompensiert werden kann. Ein wesentlicher Aspekt der mit in das Design eingeht, ist die Nutzung von unterschiedlichen Herstellern für Messgeräte mit der gleichen Funktionalität (Stichwort: Dual-Source). Dieses Prinzip wird bei allen wesentlichen Komponenten, z.B. Uhren, Phasenmessungen, aber auch auf Software-Seite umgesetzt.
Ein weiterer Punkt, der in der Planung der RPTF eine Rolle spielt, ist die direkte Einbindung einer nationalen metrologischen Einrichtung, hier in Deutschland ist dies die PTB (Physikalisch Technische Bundesanstalt, Braunschweig). Durch den Aufbau einer optischen Glasfaserverbindung (Optical Fibre Link) zwischen der RPTF und dem Zeitlabor der PTB kann die deutsche Zeit, als auch die Weltzeit UTC direkt mit der Systemzeit, generiert in der RPTF, verglichen werden.
Somit können Abweichungen der RPTF-Systemzeit von der Weltzeit sofort identifiziert und bei der Bereitstellung der RPTF-Systemzeit berücksichtigt werden. Durch die Nutzung der gleichen Atomuhren kann man unterschiedliche Messgeräte und Algorithmen mit dem operationellen System vergleichen und deren Auswirkungen bewerten. Auch ein Austausch von Geräten, z.B. innerhalb eines notwendigen Kalibrierzyklus, wird mit diesem Ansatz und dem mehrfach redundanten Aufbau ermöglicht, ohne dass die Gefahr eines Komplettausfalls der RPTF-Systemzeit besteht. Zusätzlich kann die RPTF auch für Galileo Maintenance and Trouble-shooting Aktivitäten der DLR GfR, Spaceopal und der ESA als Test- und Prüfungseinrichtung von Fehlern und deren Analyse dienen.
