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Analysis of Novel Sensors and Satellite Formation Flights for Future Gravimetry Missions

Kupriyanov, Alexey und Reis, Arthur und Knabe, Annike und Fletling, Nina und HosseiniArani, Alireza und Romeshkani, Mohsen und Schilling, Manuel und Müller, Vitali und Müller, Jürgen (2024) Analysis of Novel Sensors and Satellite Formation Flights for Future Gravimetry Missions. In: 28th IUGG General Assembly. Springer, Berlin, Heidelberg. 28th IUGG General Assembly, 2023-07-11 - 2023-07-20, Berlin. doi: 10.1007/1345_2024_279. ISSN 2197-9359.

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Offizielle URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/1345_2024_279

Kurzfassung

Accelerometers (ACCs) in low-low satellite-to-satellite gravimetry missions measure the non-gravitational forces acting on the spacecraft that have to be taken into account to derive the gravitational contribution in the distance variations. Multiple ACCs form a so-called gradiometer that measure the gravity gradient. In satellite gravimetry up to now, only electrostatic ACCs were used, which are one of the main instrumental limitations due to their error contribution at low frequencies, known as drift. In this paper, we compare the performance of electrostatic ACCs at low Earth orbits with other sensors, i.e. so-called Optical ACCs based on flight heritage of the LISA-Pathfinder mission, and theoretical ACC concepts, for example Cold Atom Interferometer (CAI) ACCs and hybridized sensors (combination of electrostatic and CAI ACCs) in terms of static gravity field recovery. Under our assumptions, in particular that high-frequency variations of the gravity field can be perfectly modeled and removed during gravity field recovery, the results may be limited in the future by the performance of the LRI. We also discuss the outcomes from the various novel satellite formation flights (SFF) that utilize two orbits that differ either by right ascension of the ascending node (RAAN) or by inclination in order to acquire ranging information in the cross-track direction. The closed-loop simulations from both scenarios showed significantly lower order of magnitude of the residuals w.r.t. reference gravity field than from the anticipated future performance of the solely in-line GRACE-like satellite pair. Moreover, these triple satellite formations provide better multi-directionality of the retrieved data, avoiding the North-South striping behavior. However, it is worth noting that in such formations significant modifications are needed in the satellite bus, ACC test mass readout, LRI beam steering mechanism, etc. in order to be capable of measuring the cross-track range changes at higher range rates w.r.t. in-line GRACE-like configuration. In addition, a substantial reduction of costs in building and launching only three satellites rather than four as in double-pair constellations could be an advantage for such formations.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/207977/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Analysis of Novel Sensors and Satellite Formation Flights for Future Gravimetry Missions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kupriyanov, AlexeyInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannover, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-0743-5889NICHT SPEZIFIZIERT
Reis, ArthurMax Planck Institute for Gravitational Physics, Hannoverhttps://orcid.org/0000-0002-6682-5457NICHT SPEZIFIZIERT
Knabe, AnnikeInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannoverhttps://orcid.org/0000-0002-6603-8648NICHT SPEZIFIZIERT
Fletling, NinaInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
HosseiniArani, AlirezaInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannoverhttps://orcid.org/0000-0002-5080-7094NICHT SPEZIFIZIERT
Romeshkani, MohsenInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schilling, ManuelManuel.Schilling (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9677-0119NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, VitaliMax-Planck-Institut für Gravitationsphysik, HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müller, JürgenInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannover, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-1247-9525NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2024
Erschienen in:28th IUGG General Assembly
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1007/1345_2024_279
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Freymueller, Jeffrey T.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer, Berlin, Heidelberg
Name der Reihe:International Association of Geodesy Symposia
ISSN:2197-9359
Status:veröffentlicht
Stichwörter:accelerometer, future missions, gravity, gradiometer, satellite formation flight, satellite constellations
Veranstaltungstitel:28th IUGG General Assembly
Veranstaltungsort:Berlin
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:11 Juli 2023
Veranstaltungsende:20 Juli 2023
Veranstalter :The International Union of Geodesy and Geophysics
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, R - Missionsstudie CARIOQA [KNQ]
Standort: Hannover
Institute & Einrichtungen:Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik > Satellitengeodäsie und geodätische Modellierung
Hinterlegt von: Schilling, Manuel
Hinterlegt am:05 Nov 2024 12:13
Letzte Änderung:05 Nov 2024 14:40

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