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The Benefit of Accelerometers Based on Cold Atom Interferometry for Future Satellite Gravity Missions

Knabe, Annike und Schilling, Manuel und Wu, Hu und HosseiniArani, Alireza und Müller, Jürgen und Beaufils, Quentin und Pereira dos Santos, Franck (2022) The Benefit of Accelerometers Based on Cold Atom Interferometry for Future Satellite Gravity Missions. In: Geodesy for a sustainable Earth. Springer, Berlin, Heidelberg. Scientific Assembly of the International Association of Geodesy, 28. Juni - 2. Juli 2021, Beijing, China (online). doi: 10.1007/1345_2022_151. ISSN 0939-9585.

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Offizielle URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/1345_2022_151

Kurzfassung

Satellite gravity missions, like GRACE and GRACE Follow-On, successfully map the Earth's gravity field and its change over time. With the addition of the laser ranging interferometer (LRI) to GRACEFO, a significant improvement over GRACE for intersatellite ranging was achieved. One of the limiting factors is the accelerometer for measuring the non-gravitational forces acting on the satellite. The classical electrostatic accelerometers are affected by a drift at low frequencies. This drawback can be counterbalanced by adding an accelerometer based on cold atom interferometry (CAI) due to its high long-term stability. The CAI concept has already been successfully demonstrated in ground experiments and is expected to show an even higher sensitivity in space. In order to investigate the potential of the CAI concept for future satellite gravity missions, a closed-loop simulation is performed in the context of GRACE-FO like missions. The sensitivity of the CAI accelerometer is estimated based on state-of-the-art ground sensors and predictions for space applications. The sensor performance is tested for different scenarios and the benefits to the gravity field solutions are quantitatively evaluated. It is shown that a classical accelerometer aided by CAI technology improves the results of the gravity field recovery especially in reducing the striping effects. The non-gravitational accelerations are modelled using a detailed surface model of a GRACE-like satellite body. This is required for a realistic determination of the variations of the non-gravitational accelerations during one interferometer cycle. It is demonstrated that the estimated error due to this variation is significant. We consider different orbit altitudes and also analyze the effect of drag compensation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/186092/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:The Benefit of Accelerometers Based on Cold Atom Interferometry for Future Satellite Gravity Missions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Knabe, AnnikeInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannoverhttps://orcid.org/0000-0002-6603-8648NICHT SPEZIFIZIERT
Schilling, ManuelManuel.Schilling (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9677-0119NICHT SPEZIFIZIERT
Wu, HuLUH, Leibniz University of Hannoverhttps://orcid.org/0000-0002-2585-5123NICHT SPEZIFIZIERT
HosseiniArani, AlirezaInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannoverhttps://orcid.org/0000-0002-5080-7094NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, JürgenInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannover, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-1247-9525NICHT SPEZIFIZIERT
Beaufils, QuentinLNE--SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, 61, avenue de l'Observatoire, F--75014 PARIS, France, Paris, FRANCENICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pereira dos Santos, FranckLNE-SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS,Sorbonne Université 61 avenue de l’Observatoire, 75014 Paris, Francehttps://orcid.org/0000-0003-0659-5028NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
Erschienen in:Geodesy for a sustainable Earth
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1007/1345_2022_151
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Freymueller, Jeffrey T.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sánchez, LauraDGFI-TUMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer, Berlin, Heidelberg
Name der Reihe:International Association of Geodesy Symposia
ISSN:0939-9585
Status:veröffentlicht
Stichwörter:cold atom interferometer accelerometry, future satellite gravimetry missions, closed-loop simulation
Veranstaltungstitel:Scientific Assembly of the International Association of Geodesy
Veranstaltungsort:Beijing, China (online)
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:28. Juni - 2. Juli 2021
Veranstalter :International Association of Geodesy
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Inertial Sensing for Space Applications
Standort: Hannover
Institute & Einrichtungen:Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik > Satellitengeodäsie und geodätische Modellierung
Hinterlegt von: Schilling, Manuel
Hinterlegt am:01 Sep 2022 08:12
Letzte Änderung:01 Sep 2022 08:12

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