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Comprehensive In-orbit Performance Evaluation of Quantum Sensors Onboard Future Satellite Gravity Missions

HosseiniArani, Alireza und Schilling, Manuel und Beaufils, Quentin und Knabe, Annike und Tennstedt, Benjamin und Kupriyanov, Alexey und Schön, Steffen und Pereira dos Santos, Franck und Müller, Jürgen (2024) Comprehensive In-orbit Performance Evaluation of Quantum Sensors Onboard Future Satellite Gravity Missions. Gravity, Geoid and Height Systems 2024, 2024-09-04 - 2024-09-06, Thessaloniki, Griechenland.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
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Offizielle URL: https://www.gghs2024.com/

Kurzfassung

Recent advances in cold atom interferometry (CAI) have paved the way for space applications of quantum accelerometers, a type of sensor that utilizes the principles of quantum mechanics to measure acceleration. These quantum accelerometers, whose level of stability is expected to increase dramatically with the longer interrogation times accessible in space, are proposed for future satellite gravity missions. They are particularly strong in providing long-term stable and precise measurements of non-gravitational accelerations. However, their limitations due to the low measurement rate and ambiguities in the raw sensor measurements demand the hybridization of quantum sensors with classical ones (e.g. electrostatic) with higher bandwidth. In this study, a comprehensive in-orbit model is developed for a Mach-Zehnder-type cold-atom accelerometer. Performance tests are realized under different assumptions, and the impact of various sources of errors on instrument stability is evaluated. A roadmap for improvements in atom interferometry is provided that would maximize the performance of future CAI accelerometers, considering their technical capabilities. Moreover, we perform a Kalman-filter-based hybridization simulation by considering the full impact of rotation, gravity gradient, and self-gravity on the instrument. Finally, we investigate the impact of implementing a hybrid accelerometer onboard a future gravity mission on the gravity solution and the produced global gravity field maps.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/211426/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Comprehensive In-orbit Performance Evaluation of Quantum Sensors Onboard Future Satellite 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
Kupriyanov, AlexeyInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannover, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-0743-5889NICHT 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:2024
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Cold Atom Interferometry, Quantum Accelerometers, Hybrid Accelerometers, Future Satellite Gravity Missions
Veranstaltungstitel:Gravity, Geoid and Height Systems 2024
Veranstaltungsort:Thessaloniki, Griechenland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:4 September 2024
Veranstaltungsende:6 September 2024
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, R - Missionsstudie CARIOQA [KNQ]
Standort: Hannover
Institute & Einrichtungen:Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik > Satellitengeodäsie und geodätische Modellierung
Hinterlegt von: Schilling, Manuel
Hinterlegt am:09 Jan 2025 11:52
Letzte Änderung:09 Jan 2025 11:52

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