Relativitätstheorie: Uhren sind auf dem Mars pro Tag 477 Mikrosekunden schneller

Uhren auf dem Mars laufen im Schnitt pro Tag 477 Mikrosekunden schneller als auf der Erde, je nach Jahreszeit können dazu aber noch bis 226 Mikrosekunden hinzukommen oder wegfallen. Das hat die US-Messanstalt NIST ermittelt und damit nach eigener Aussage eine wichtige Grundlage für Langzeitaufenthalte von Menschen auf dem Roten Planeten gelegt. Die Arbeit baut auf dem Vorschlag für eine koordinierte Mondzeit auf, der vor einem Jahr vorgestellt wurde. Beides ist wichtig für die Navigation und Kommunikation auf anderen Himmelskörpern, denn diese beruht auf äußerst präziser Zeitmessung und laut Einsteins Relativitätstheorie laufen die Uhren wegen der unterschiedlich starken Gravitation nicht überall mit derselben Geschwindigkeit.

Vorbereitung für ein „Internet des Sonnensystems“

Um herauszufinden, wie groß die Abweichung zwischen Atomuhren auf dem Mars und jenen auf der Erde ist, hat sich die Forschungsgruppe zuerst einen Referenzpunkt auf dem Roten Planeten gesucht, erläutert das National Institute of Standards and Technology. Wie stark die Gravitation dort genau ist, habe man dank der Messdaten verschiedener Marssonden berechnen können. Ferner habe man aber auch den Einfluss der Schwerkraft der Sonne sowie von den benachbarten Riesenplaneten Jupiter und Saturn sowie der Erde und unseres Mondes einbeziehen müssen. Hinzu kommt der vergleichsweise exzentrische Orbit des Mars, der dafür sorgt, dass die Einflüsse der Himmelskörper über das Jahr hindurch unterschiedlich stark wirken.

Auch wenn die Differenz nicht sonderlich hoch klinge, sei das Wissen darum doch der Schlüssel für den Aufbau eines interplanetaren Kommunikationsnetzwerks. Die NIST verweist darauf, dass beispielsweise 5G-Netzwerke auf zehntel Mikrosekunden genau sein müssen. Erst wenn man die genaue Abweichung kenne, könne man synchronisierte Netze aufbauen. Auch wenn es bis dahin noch eine Weile dauert, sei die Zeit jetzt einfach richtig gewesen, um die Abweichung zu ermitteln. Damit habe man nun einen ersten Baustein auf dem Weg zu einem sonnensystemweiten Internet geschaffen. Gleichzeitig habe sich gezeigt, dass die Berechnung schwieriger ist als angenommen.

Wenn man auf dem Mars eine Atomuhr aufbauen würde, würde sie für Menschen vor Ort genauso laufen wie auf der Erde. Erst ein Abgleich mit einer Atomuhr auf der Erde würde die Differenz deutlich machen. Das folgt aus der Allgemeinen sowie der Speziellen Relativitätstheorie von Albert Einstein und hat seine Ursache im schwächeren Gravitationsfeld auf dem Roten Planeten. Weil die US-Weltraumbehörde aktuell eine Raumstation in der Umlaufbahn des Monds und eine dauerhafte Präsenz von Menschen auf dem Erdtrabanten selbst plant, wird schon länger an einer koordinierten Mondzeit gearbeitet. Die Arbeit der Forschungsgruppe des NIST baut jetzt darauf auf. Vorgestellt wird sie in einem Fachartikel in The Astronomical Journal.

(mho)