Abich, Klaus and Baatzsch, Andreas and Bogan, Christina and Braxmaier, Claus and Danzmann, Karsten and Barranco, Germán Fernández and Gohlke, Martin and Heinzel, Gerhard and Herding, Mark and Hinz, Martin and Kaufer, Marina and Koch, Alexander and Leikert, Thomas and Mahrdt, Christoph and Misfeldt, Malte and Müller, Vitali and Nicklaus, Kolja and Reiche, Jens and Sanjuan, Josep and Schütze, Daniel and Stede, Gunnar and Voss, Kai and Wegener, Henry and Zimmermann, Marcus (2025) Triple mirror assembly in the GRACE Follow-On laser ranging interferometer. Physical Review Applied, 24 (4), 044076. American Physical Society. doi: 10.1103/7ps8-317c. ISSN 2331-7019.
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Official URL: https://dx.doi.org/10.1103/7ps8-317c
Abstract
The Gravity Recovery And Climate Experiment (GRACE) Follow-On mission was launched on May 22, 2018, to continue monitoring changes in the gravity field of the Earth by measuring distance variations between two spacecraft that fly 200 km apart in a low-Earth polar orbit. The laser ranging interferometer (LRI), a technology demonstrator onboard GRACE Follow-On, is the first of its kind to perform inter spacecraft ranging measurements and has shown noise levels of 1 nm/√Hz at 100 mHz and 200 pm/√Hz at 5 Hz. Its development was shared between parties in Germany and the United States. A key optical component for the LRI’s success is the triple mirror assembly (TMA), which acts as a corner-cube retroreflector and enables the laser link between the two spacecraft. This paper presents the TMA design and characterization from the unit level to measurements in orbit. The in-orbit measurements furthermore provide the far-field intensity distribution of the Gaussian beams exchanged between the spacecraft after traveling 200 km. We address lessons learned that have influenced the design of the next generations of the LRI.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/218160/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | Triple mirror assembly in the GRACE Follow-On laser ranging interferometer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | 24 October 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Physical Review Applied | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume: | 24 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1103/7ps8-317c | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Page Range: | 044076 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | American Physical Society | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 2331-7019 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | Retro-Reflektorsystem, Laser Ranging | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Communication, Navigation, Quantum Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | R KNQ - Communication, Navigation, Quantum Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | R - Data analysis, instrument characterization GRACE-FO | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Ulm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Quantum Technologies > Quantum Metrology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Knosp, Monja-Maike | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 10 Nov 2025 18:42 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 10 Nov 2025 18:42 |
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