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Advances in cold atom interferometer accelerometry and their impact on the sensitivity of gravity missions

HosseiniArani, Alireza und Schilling, Manuel und Beaufils, Quentin und Knabe, Annike und Tennstedt, Benjamin und Schön, Steffen und Pereira dos Santos, Franck und Müller, Jürgen (2023) Advances in cold atom interferometer accelerometry and their impact on the sensitivity of gravity missions. 28th IUGG General Assembly, 2023-07-11 - 2023-07-20, Berlin. doi: 10.57757/IUGG23-0743.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
2MB

Offizielle URL: https://gfzpublic.gfz-potsdam.de/pubman/item/item_5016741

Kurzfassung

Cold Atom Interferometer (CAI) accelerometry is proposed for future generations of satellite gravimetry missions. The technique can achieve high sensitivity and provide long-term stability and precise measurements of the non-gravitational accelerations acting on the satellites. This would reduce the overall instrumental errors and improve the observation of the Earth's gravity field and its change over time and enable a better understanding of several geophysical phenomena, also related to climate change. The current CAI accelerometers have shown great performance, especially in the lower frequencies. They have been able to considerably reduce the bias which is usually seen in the measurements of conventional electrostatic accelerometers. However, noise sources such as satellite rotation can degrade the CAI solution if they are not carefully compensated. In this study, we model the most impactful error sources which perturb the measurements of a CAI accelerometer onboard a GRACE-like satellite. We further investigate the sensitivity of the instrument to the various error sources, including detection noise, aberrations of laser wavefront, contrast loss due to the Coriolis acceleration and laser intensity inhomogeneity. We also consider the potential improvements which can be expected for satellite-based CAI accelerometers in the near and far future (e.g. longer interrogation time, rotation compensation in different scenarios, and increasing the laser waist). Additionally, we study their potential benefit for future satellite missions and the retrieval of the Earth's gravity field.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/196446/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Advances in cold atom interferometer accelerometry and their impact on the sensitivity of gravity missions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
HosseiniArani, AlirezaInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannoverhttps://orcid.org/0000-0002-5080-7094NICHT SPEZIFIZIERT
Schilling, ManuelManuel.Schilling (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9677-0119NICHT 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
Knabe, AnnikeInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannoverhttps://orcid.org/0000-0002-6603-8648NICHT SPEZIFIZIERT
Tennstedt, BenjaminInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannoverhttps://orcid.org/0000-0003-4362-0667NICHT SPEZIFIZIERT
Schön, SteffenInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannoverhttps://orcid.org/0000-0002-5042-6742NICHT SPEZIFIZIERT
Pereira dos Santos, FranckLNE--SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, 61, avenue de l'Observatoire, F--75014 PARIS, France, Paris, FRANCEhttps://orcid.org/0000-0003-0659-5028NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, JürgenInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannover, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-1247-9525NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.57757/IUGG23-0743
Status:veröffentlicht
Stichwörter:quantum sensing, Beschleunigungsmesser, Schwerefeld
Veranstaltungstitel:28th IUGG General Assembly
Veranstaltungsort:Berlin
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:11 Juli 2023
Veranstaltungsende:20 Juli 2023
Veranstalter :International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG)
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:18 Aug 2023 12:01
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:56

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