Projekt „Atomic Clock Ensemble in Space“ (ACES):
Präzision in Zeit und Raum…
An Bord der Internationalen Raumstation ISS wird das ACES Experiment seinen Platz auf der externen Nutzlastplattform (Columbus External Payload Facility) des Columbus-Moduls finden.
ACES ist eine wissenschaftliche Mission der ESA, bei der eine stabile und hochgenaue Zeitbasis zur Verfügung gestellt wird. Damit sollen Vergleiche von Frequenzstandards sowohl für Weltraum-Boden als auch Boden-Boden ermöglicht werden. Dazu wird die Langzeit-Stabilität einer lasergekühlten Cäsium-Uhr (PHARAO) mit der Kurzzeit-Stabilität eines Wasserstoff-Masers (SHM, Space Hydrogen Maser) kombiniert.
Im Unterauftrag der Kayer-Threde GmbH entwickelt das TZR für die
Systeme FCDP und MWL von ACES sowohl Hardwarekomponenten als auch Software.
Frequency Comparison and Distribution Package (FCDP)
FCDP erfasst und vergleicht die von PHARAO und SHM gelieferten 100 MHz Signale in Frequenz und Phase.
Innerhalb des FCDP werden vom TZR aus den von den Atomuhren gelieferten Daten Frequenz- und Phasenwerte bestimmt, die zur Vermessung und Regelung der Atomuhren dienen. Momentanwerte von Phase und Frequenz sowie das Spektrum des Phasenrauschens werden berechnet und für die wissenschaftliche Analyse aufbereitet. Au�erdem werden Housekeeping-Daten für die Überwachung des Systems erfasst und zusammengestellt.
Diese vom TZR entwickelten Teile des Systems werden nicht als Software von einem Mikroprozessor ausgeführt, vielmehr werden die Algorithmen als Hardwarestruktur mit Hilfe des Celoxica ESL-Compilers Handel-C direkt in einem FPGA implementiert. Dies ermöglicht eine parallele Ausführung unabhängiger Algorithmen mit der vollen Geschwindigkeit des Systemtaktes und die direkte Ansteuerung von externer Hardware in Echtzeit.
ACES Microwave Link (MWL)
MWL ist ein zentrales Element der ACES Mission. Es bietet eine stabile Zeit- und Frequenzübertragung und macht den Vergleich zwischen Uhren am Boden wie auch den Vergleich zwischen Weltraum und Boden möglich.
Dafür entwickelt das TZR Software auf der Basis eines EPSON CARD PCs. Um den harten Echtzeitanforderungen zu genügen, kommt als Betriebssystem QNX zum Einsatz. Die Aufgaben von MWL werden von unabhängigen Prozessen bearbeitet, die von einem eigens entwickelten Taskmanager erzeugt und überwacht werden.
