B04 - Vorantreiben der Laserinterferometrie zwischen Satelliten

Dieses Projekt soll auf den unschätzbaren Erfahrungen bei der Entwicklung, dem Testen und dem Betrieb des Laser Ranging Interferometers (LRI) in GRACE Follow-On aufbauen, um die Funktionalität, Leistung und Zuverlässigkeit zukünftiger Instrumente weiter zu verbessern. Obwohl die Link-Akquisition zwischen den zwei Satelliten bei der Laser Ranging Interferometrie (LRI) beim ersten Versuch funktionierte, dauerte sie viele Stunden und wurde in frühen Projektphasen als sehr riskant angesehen. Sowohl Mikrowellen- als auch LRI-Instrumente liefern nur die Änderung der Entfernung mit einem unbekannten Offset. Absolute Entfernungsmessung kann neue Wege für die Bahnbestimmung und Datenverarbeitung eröffnen.

  • Entwicklung von Techniken zur Erleichterung des schwierigen Problems der Link-Erfassung, unter Verwendung von kameraähnlichen optischen Sensoren und Jodzellen als quantenbasierte absolute Frequenzreferenzen.
  • Evaluierung möglicher alternativer optischer Layouts, wie z. B. In-Line-Topologien und Möglichkeiten diese redundant auszuführen um sie als primäres Instrument zu verwenden.
  • Untersuchung der Machbarkeit und Vorteile der Verwendung von zusätzlichen Modulationen auf dem Laser-Link für absolute Entfernungsmessung, Uhren-Synchronisation und Datenübertragung.

Dieses Projekt wird sowohl Designstudien und Simulationen als auch Experimente mit Prototypen der ausgewählten Geräte umfassen. Es wird eng mit den Projekten B02 für Raumfahrzeugsimulationen und B03 für optische Simulationen zusammenarbeiten. Es wird erwartet, dass die Ergebnisse unschätzbare Informationen für das Design zukünftiger Missionen zur Vermessung des Schwerefelds der Erde liefern, die voraussichtlich während oder kurz nach der ersten Förderperiode beginnen werden. Weiterhin können die Ergebnisse das Design andere Missionen wie Gravitationswellenobservatorien (z.B. Laser Interferometer Space Antenna (LISA) unterstützen.     

© AEI/ Schütze
Künstlerische Ansicht der GRACE-Follow-On-Satelliten. Der Mikrowellenstrahl ist in blau dargestellt, die Laserstrahlen in rot. Bildnachweis: Satellites: AEI/Daniel Schütze, Earth: NASA

FORSCHUNGSZIELE VON B04 - VORANTREIBEN DER LASERINTERFEROMETRIE ZWISCHEN SATELLITEN

  1. Weiterentwicklung des GRACE Follow-On LRI Designs für zukünftige Missionen, 
  2. Technologieentwicklung zur vereinfachten Link-Erfassung,
  3. Untersuchung quantenbasierter absoluter Frequenzreferenzen für die Laserstabilisierung,
  4. Entwicklung absoluter Entfernungsmessung, Taktsynchronisation und Datenübertragung als Hilfsfunktionen der Laserverbindung.

BETEILIGTE WISSENSCHAFTLERINNEN UND WISSENSCHAFTLER

Projektleitung

Dr.-Ing. Jens Grosse
Dr.-Ing. Jens Grosse
Prof. Dr. Gerhard Heinzel
Prof. Dr. Gerhard Heinzel

Wissenschaftlicher Nachwuchs

Timm Wegehaupt
Timm Wegehaupt