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Projekt
Delta-T: Optische Zeiterfassung kurzer Laserpulse in der Satellitenentfernungsmessung und eine optische längenstabilisierte Kalibration für die geodätische Radio-interferometrie basierend auf einem modengekoppelten Laser mit ultrakurzen Pulsen
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Ulrich Schreiber
Fachliche Zuordnung
Physik des Erdkörpers
Förderung
Förderung von 2019 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423159159
Die Satellitenentfernungsmessung (SLR) ist eine fortgeschrittene Messtechnik, welche in den geodätischen Raumverfahren für die exakte Bahnbestimmung verwendet wird. In der jüngeren Vergangenheit hat dieses Verfahren auch seine Eignung für die präzise Zeitübertragung zwischen einer Bodenstation und dem Satelliten Jason 2 in einer niedrigen Erdumlaufbahn gezeigt. Obwohl eine typische Bodenstation im SLR eine Messunsicherheit von weniger als 15 Pikosekunden erzielt, bleibt der Fehler für die Genauigkeiten der Satellitenbahnen in einem Bereich von 20 - 45 Pikosekunden. Dies liegt an einigen konzeptionellen Problemen in der gegenwärtigen Realisierung der SLR Technik. Um die Messgenauigkeit für die optische Zeitübertragung durch Reduktion der systematischen Messfehler unter 10 Pikosekunden zu senken, schlagen wir die Anwendung von modengekoppelten Femtosekunden-Pulslasern mit aktiv längenstabilisierten Übertragungstrecken vor, um die Zeitmessung vollständig in den optischen Bereich zu verlegen. Dabei wird ausgenutzt, dass diese Laser sowohl optischen, wie auch im Mikrowellenbereich gleichzeitig extrem niedriges Rauschen aufweisen. Damit ist eine signifikante Steigerung der Messgenauigkeit für die Zeitübertragung zwischen dem Wettzell Laser Ranging System (WLRS) und dem künftigen Ensemble von Atomuhren (ACES) auf der Internationalen Raumstation möglich. Vergleichbare Überlegungen treffen auch für die Technik der Radiointerferometrie auf langen Basislinien (VLBI) zu. Daher übertragen wir dieses Konzept auch auf die VLBI Technik, um ein ultrabreitbandiges Phasenkalibrationssignal zu erzeugen, welches den ganzen Messbereich der neuen VGOS Systeme und auch das Ka Band überstreicht. Ferner werden wir die erreichte Reduktion der systematischen Messfehler anhand von geschlossenen Schleifenmessungen über ein gemeinsames aktiv stabilisiertes Zeitsystem nachweisen.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
