Die heute weltweit verbreitete Nutzung der Satellitennavigation wäre ohne hochgenaue Zeitreferenzsysteme nicht möglich. Das Münchner Raumfahrtunternehmen Kayser-Threde GmbH hat im Rahmen seiner Beauftragung mit der Precise Timing Facility (PTF) im GALILEO-Kontrollzentrum sechs Atomuhren installiert. Wenn GALILEO fertig gestellt ist, erzeugen diese Uhren, zusammen mit einer aus Redundanzgründen parallel entwickelten PTF, die Zeitsignale, mit denen das gesamte GALILEO-System synchronisiert wird. Nach jahrelanger Entwicklungsarbeit schlägt nun der "Puls" von GALILEO.

Die Precise Timing Facility: Die Atomuhren sind Bestandteil der Precise Timing Facility, die für die Erzeugung der GALILEO Systemzeit (GST) sorgt und diese auch systemintern verteilt. Kayser-Threde wurde von der europäischen Raumfahrtagentur ESA mit Design, Integration und Test des PTF-Komplettsystems beauftragt und wird von einem internationalen Team anerkannter Zeitexperten unterstützt. Dr. Stefan Bedrich,  Systemingenieur der PTF, veranschaulicht die enormen Anforderungen: „Der tolerierte Zeitfehler der PTF liegt bei 300 Pikosekunden pro Tag. Es würde etwa 10 Millionen Jahre dauern, bis die PTF um eine Sekunde falsch geht!“.

„Herzstück“ PTF. Die präzise Ortung mit Satellitennavigationssystemen wie dem amerikanischen GPS, dem russischen GLONASS oder dem europäischen System GALILEO basiert immer auf demselben Prinzip: Die Laufzeit der von den Satelliten abgestrahlten und von den Navigationsempfängern am Boden empfangenen Signale muss exakt vermessen werden, um daraus eine Position berechnen zu können. Alle Komponenten des GALILEO Systems, also die gesamte Satellitenflotte und die zahlreichen Bodenstationen, müssen in höchster zeitlicher Übereinstimmung arbeiten und synchronisieren sich deshalb mit der PTF.

Schritt für Schritt zum Gesamtsystem. Die PTF wird im GALILEO-Kontrollzentrum in Oberpfaffenhofen bei München installiert.  Zwischen März und Juni wurden vier Cäsium-Atomuhren und zwei hochstabile aktive Wasserstoff-Maser geliefert. Außerdem wurden bereits fünf Geräteschränke mit Mess- und Steuereinrichtungen aufgebaut, die die Signale der Uhren kontinuierlich überwachen und die Zeitsignale an das GALILEO System verteilen. Zwei weitere Schränke voller Kommunikations- und Computersysteme werden im Spätsommer 2010 installiert. Danach kann mit der Verifikation und Kalibrierung des Systems begonnen werden, die im Frühjahr 2011 abgeschlossen sein sollen.

Hochgenau und höchst empfindlich. Weil die Messgenauigkeit der Atomuhren hochempfindlich auf Umwelteinflüsse reagiert, wurde im GALILEO-Kontrollzentrum für die PTF ein spezieller, unterirdischer Uhrenraum gebaut. Dort wird die Temperatur auf 21°C gehalten (maximale Abweichung ±0,1°C), die Luftfeuchte kontrolliert und die Luft gefiltert. Da bereits die menschliche Körperwärme die Klimatisierung beeinträchtigten kann, dürfen Menschen den Raum nur zu Wartungszwecken betreten. Um Vibrationen zu dämpfen, sind die Maser auf massiven Betonsockeln gelagert, die vom Gebäude entkoppelt sind.

Starkes Team. Unter der Führung von Kayser-Threde wurde die PTF von einem europäischen Expertenteam konzipiert und umgesetzt. Zum Team gehörten drei nationale Zeit-Laboratorien (PTB aus Deutschland, NMi aus den Niederlanden und NPL aus England), ein führender Lieferant von Zeitmessgeräten (TimeTech aus Deutschland) und kompetente Software-Entwickler (Capgemini aus Österreich und NLR aus den Niederlanden). GALILEO wird von der Europäischen Union und der Europäischen Raumfahrtagentur finanziert.