Seite 5: Gezähmte Zeit

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Gleichzeitig steuern Atomuhren fast den gesamten digitalen Datenverkehr. Beim Telefonieren, Faxen oder beim Nachrichtenaustausch im Internet werden Informationen zumeist in eine Folge aus Nullen und Einsen umgewandelt und als kleine Datenpakete durch die Leitung geschickt. Fischt sich der Empfänger die Pakete nicht im selben Zeittakt aus der Leitung, wie sie vom Sender eingespeist werden, gehen ihm Daten verloren -- im Telefon ist ein Knacken zu hören.

Um solche Aussetzer zu vermeiden, haben sich die Telefongesellschaften auf einen international einheitlichen Genauigkeitsstandard geeinigt, mit dem sie die Uhren an den Relaisstationen ihrer Netze synchronisieren. Er liegt ungefähr um Faktor 10 unter dem, was handelsübliche Cäsium- Uhren momentan leisten können, und erlaubt Übertragungsraten von einigen Gigabit je Sekunde.

Würde man die Netze exakter takten, ließe sich der Datendurchsatz pro Sekunde vermutlich noch steigern -- ein denkbares Einsatzfeld für optische Uhren. "Bislang kommen wir mit Cäsium-Uhren allemal aus", sagt Norbert Riepl, Sprecher der Deutschen Telekom in Frankfurt. "Aber wenn es eines Tages optische Zeitmesser zu kaufen gäbe, würden sich die Telecoms vielleicht darauf einstellen und einen genaueren Zeitstandard einführen."

Noch wichtiger könnten die neuen Chronometer für die Navigation sein. Installiert in den 24 Satelliten des amerikanischen Global Positioning System (GPS) funken heute kommerzielle Atomuhren ständig ihre Zeit und ihre Position zur Erde. Aus der Verzögerung, mit der das Funksignal etwa bei einem Schiff ankommt, kann die Besatzung auf ihre Distanz zum jeweiligen Satelliten schließen und aus mehreren Signalen letztendlich berechnen, wo sie sich gerade befindet. Wie gut das Verfahren funktioniert, hängt außer von Störeinflüssen der Erdatmosphäre vor allem von der Leistungsfähigkeit der beteiligten Uhren ab.

Zurzeit lassen sich Positionen mittels GPS etwa auf einen bis zehn Meter exakt bestimmen. "Mit präziseren Zeitmessern wird das wahrscheinlich zentimetergenau möglich sein", sagt Dieter Isakeit von der European Space Agency Esa. Die Weltraumorganisation ist federführend am Aufbau des europäischen Navigationssystems "Galileo" beteiligt. Hätte die geplante Satellitenflotte besonders gute Uhren im Gepäck, so glaubt Isakeit, wäre das bei vielen Nutzanwendungen des Systems hilfreich, zum Beispiel bei der automatisch gesteuerten Landung von Flugzeugen oder beim Beobachten weit entfernter Raumsonden.

Keiner der professionellen Ausrüster von GPS oder Galileo denkt allerdings bisher ernsthaft daran, optische Chronometer in sein Entwicklungsprogramm aufzunehmen. "Zu unausgereift, zu kostspielig", lautet das vorläufige Urteil der Uhrenhersteller über die einige hunderttausend Euro teuren Labormodelle in den Forschungsinstituten.

Firmen wie Symmetricom oder Agilent Technologies beteiligen sich stattdessen lieber an den Plänen des amerikanischen Verteidigungsministeriums, eine briefmarkengroße Cäsium-Uhr zu konstruieren. Die Mini- Atomuhr soll rund 100 Dollar kosten und bequem in Handys oder GPS-Empfänger passen. "Von den Winzlingen können wir vermutlich an die tausend Stück im Jahr verkaufen", sagt Leonard Cutler, Leiter der Forschungslabore von Agilent in Palo Alto. "Der Markt für optische Uhren wäre dagegen sehr klein."