C03 - Relativistische Geodäsie aus dem Weltraum unter Nutzung neuer Messkonzepte

Die stetige Verbesserung der Leistung optischer Uhren und der Laser-Ranging-Interferometrie im Weltall (LISA Pathfinder und GRACE-FO) birgt das Potenzial ein Netzwerk optischer Uhren im Weltraum sowie einen Schwarm von Satelliten aufzubauen, in dem relative Entfernungen und Frequenzen kontinuierlich überwacht werden. Sowohl einzeln, aber auch in Kombination, ermöglichen diese Methoden eine hochaufgelöste Bestimmung des Schwerefeldes der Erde. Um die Daten konsistent interpretieren zu können, muss eine allgemein-relativistische Beschreibung verwendet werden.

Darüber hinaus muss der Formalismus für eine allgemeine relativistische Geodäsie weiterentwickelt werden, um nichtstationäre Beobachter einzubeziehen, insbesondere mit bewegten Uhren. Aus solchen Messungen soll das gravitoelektrische und gravitomagnetische Potenzial der Erde zusammen mit den räumlichen metrischen Komponenten bestimmt werden. Außerdem soll eine Multipolentwicklung aller metrischen Komponenten eingeführt werden, siehe auch C02, und mit den oben genannten Beobachtungsmethoden verknüpft werden.

Die Relevanz der relativistischen Beiträge soll abgeschätzt werden. Basierend auf anspruchsvollen Simulationen, bei denen realistische Fehlerannahmen berücksichtigen werden, untersuchen und quantifizieren wir den Beitrag weltraumgestützter Uhren zur Schwerefeldbestimmung. Schließlich werden wir mögliche neue Tests der Allgemeinen Relativitätstheorie vorschlagen und, wenn möglich, durchführen. In der längerfristigen Perspektive wird das Potential neuartiger Technologien wie verschränkte Uhren oder Composite-Uhren im Weltraum analysiert.

 

 

Schematic drawing of timelike worldlines and congruences Schematic drawing of timelike worldlines and congruences Schematic drawing of timelike worldlines and congruences © ZARM

FORSCHUNGSZIELE VON C03 - RELATIVISTISCHE GEODÄSIE AUS DEM WELTRAUM UNTER NUTZUNG NEUER MESSKONZEPTE

  1. Entwicklung des allgemein relativistischen Rahmens für Uhren und Uhrenvergleiche im Weltall
  2. Ableitung eines Konzepts zur Bestimmung des gravitoelektrischen und gravitomagnetischen Potenzials aus Messungen mit Uhren im Weltall
  3. Untersuchung und Quantifizierung des Beitrag von Uhren im Weltall zur Schwerefeldbestimmung
  4. Machbarkeitsstudie zu neuen Weltraumtests der Allgemeinen Relativitätstheorie

BETEILIGTE WISSENSCHAFTLERINNEN UND WISSENSCHAFTLER

Projektleitung

PD Dr. Eva Hackmann
PD Dr. Eva Hackmann
Prof. Dr. Claus Lämmerzahl
Prof. Dr. Claus Lämmerzahl
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller

Wissenschaftlicher Nachwuchs

Jan Hackstein
Jan Hackstein