B01 - Neue Messmethoden mit Laser Interferometern

Wir untersuchen eine neue Art von optischen Akzelerometern (ACC), entwickeln Laser Interferometer zur Abstandsmessung (Laser Ranging Interferometer, LRI) konzeptionell weiter um neue gravimetrische Satellitenkonstellationen zu ermöglichen und wir studieren die Winkelgeschwindigkeiten der Satelliten-Verbindungsachse um daraus Erdschwerefeldinformationen zu gewinnen. Neben dem Vorteil andere Projekte innerhalb von TerraQ zu unterstützen, z.B. mit der Bereitstellungen von Instrumentenmodellen für B02 – XHPS Mission Simulator, legt Projekt B01 eine Basis für weitere Entwicklungen in einem nächsten Förderzeitraum.

Aufbauend auf den Endergebnissen von Projekten zur Testmassenauslesung und –kontrolle sowie zur Inter-Satelliten Interferometrie, kann in einer zweiten Förderphase die Entwicklung entsprechender Instrumente forciert und mit aufwändigen Fehleranalysen ergänzt werden um letztlich den Nutzen für die Erdschwerefeldbestimmung zu bestimmen. Die Forschungsaktivitäten im Bereich der Mehrkanal-Auslesung von Testmassen (B05) auf Torsionspendeln als ein Weg zur Messung von kleinen Kräften (B06) zusammen mit den hier durchgeführten Systemstudien zu Akzelerometern und Gradiometerns sollten zu einem konsolidierten Nutzlastkonzept führen, welches in Zukunft in Laboren weiter verfolgt und iteriert werden kann. Die vielversprechendsten Komponenten und Sub-Systeme einer weiterentwickelten LRI Architektur, welche in der ersten Phase theoretisch studiert werden, können später zu Experimenten in Laboren weiterentwickelt werden, um die Machbarkeit und Genauigkeit zu verifizieren. Basierend auf den Ergebnissen zum Nutzen von hochpräzisen Uhren im All, die im Projekt C03 erarbeitet werden, können optimierte Szenarien zur Kombination von verschiedenen Sensor-Arten erstellt werden.

Der langfristige Nutzen all dieser Entwicklungen sind Erdschwerefeld-Karten mit höherer räumlicher und zeitlicher Auflösung, die Beobachtungen von kleinen Massenveränderungen auf der Erde in kurzen Zeitspannen erlauben. 

© LUH
Schematische Darstellung des Geoids, beobachtet von zwei Zwillingssatelliten (links), eines Laserinterferometers (oben rechts) und eines optische Akzelerometer / Gradiometer (unten rechts).

FORSCHUNGSZIELE B01- NEUE MESSKONZEPTE MIT LASER INTERFEROMETERN

  1. Entwicklung eines numerischen Simulators für optische Accelerometer basierend auf LISA Pathfinder Erfahrungen
  2. Erweiterung von optischen Akzelerometern zu Gradiometern mit einer oder mehreren Messachsen
  3. Evaluieren der optischen Gradiometer im Kontext von Kalten-Atom-Interferometern und klassischen Gradiometern
  4. Weiterentwicklung von LRI Architekturen um einen großen Sichtbereich, große relativ-Geschwindigkeiten und präzise Winkelauflösung zu ermöglichen
  5. Untersuchen von Winkelgeschwindigkeiten vom LRI und ACC als neue Beobachtung für Erdschwerefeld-Bestimmung
  6. Vorschlagen neuer realistischer Nutzlastkonzepte basierend auf intra- und inter-Satelliten Interferometrie

BETEILIGTE WISSENSCHAFTLERINNEN UND WISSENSCHAFTLER

Projektleitung

Dr. Vitali Müller
Dr. Vitali Müller
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller

Wissenschaftlicher Nachwuchs

Alexey Kupriyanov
Alexey Kupriyanov