SFB 1464:  Relativistische und quanten-basierte Geodäsie (TerraQ)

• Fachliche Zuordnung: Geowissenschaften ; Physik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 434617780

Klimarelevante Prozesse spiegeln sich vielfach in Schwerefelddaten. Jedoch ist eine bessere raum-zeitliche Auflösung und höhere Genauigkeit erforderlich, um die zugrunde liegenden Massenänderungen zu erfassen. Dies kann nur mit Hilfe innovativer quantentechnologischer Konzepte erreicht werden. TerraQ integriert Expertise aus der Geodäsie und der Physik in einer einzigartigen Konstellation, um grundlegend neue Sensoren, Messtechniken und Analysemethoden zu entwickeln. Optische Abstandsmessung zwischen Satelliten, atom-interferometrische Beschleunigungsmessung sowie chronometrisches Nivellement sind die dringend benötigten Ansätze. Mit diesen neuartigen Techniken können Massenvariationen auf fast allen raumzeitlichen Skalen mit bisher unerreichter Genauigkeit für eine Vielzahl von geowissenschaftlichen Anwendungen beobachtet werden, von der Überwachung lokaler Grundwasserspeicher bis hin zur Beobachtung globaler Transportprozesse in den Ozeanen.TerraQ erforscht in der Satellitengravimetrie laser-interferometrische Systeme für Abstandsmessungen zwischen Testmassen in Erdumlaufbahnen. Hier baut TerraQ auf den Wissenstransfer seiner PIs aus vorherigen erfolgreichen Satellitenmissionen wie GRACE-FO auf, um das nächste Genauigkeitsniveau zu erreichen.TerraQ erforscht Quantensensoren basierend auf Atominterferometrie für die schnelle und präzise Schweremessung. Diese Entwicklungen umfassen sowohl kompakte, mobile Geräte für Messkampagnen wie auch große stationäre Geräte extremer Präzision. Während die einen neue Strategien für lokale und regionale Schweremessungen ermöglichen, was in der Elbe-Weser-Region erprobt wird, werden die anderen künftig neue Schwerestandards realisieren.TerraQ ist federführend in der Entwicklung des chronometrischen Nivellements zur Realisierung physikalischer Höhensysteme und für Schwerefeldbeobachtungen. Kern ist die Messung von Frequenzdifferenzen aufgrund der Gravitationsrotverschiebung, um Schwerepotentialdifferenzen in geodätischen Netzen zu bestimmen. Dafür werden transportable optische Atomuhren genutzt, die über Glasfaserverbindungen miteinander verbunden sind. Die Uhren und Konzepte werden nun entwickelt, um Zentimetermessgenauigkeit zu erreichen.TerraQ stellt die Analysemodelle zur Charakterisierung und Anwendung der neuen Messkonzepte auf eine fundierte theoretische Basis. Dedizierte geodätische und relativistische Modellierung der diversen involvierten Schwerefeldgrößen wird durchgeführt, um die überlegene Leistungsfähigkeit der neuen gegenüber den konventionellen Ansätzen zu zeigen.Die Kombination der Expertise aus Physik und Geodäsie in TerraQ, bei der Ingenieurwissen mit Grundlagenforschung integriert wird, dient als exzellente Basis, um die gravimetrische Erdbeobachtung wesentlich zu verbessern. Die Realisierung neuartiger Konzepte für die Beobachtung von Massenvariationen wird einen essentiellen Beitrag für die Klimaforschung liefern, mit enormen Auswirkungen auf das gesamte Feld der Geowissenschaften.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche
• Internationaler Bezug: Österreich

Laufende Projekte

• A01 - Quantengravimetrie (Teilprojektleiter Herr, Waldemar ;  Müller, Jürgen ;  Rasel, Ernst Maria )
• A02 - Gravitationsmessung mit Atominterferometrie über lange Basislinien (Teilprojektleiter Rasel, Ernst Maria ;  Schlippert, Dennis )
• A03 - Chipgroßer Quantensensor (Teilprojektleiter Herr, Waldemar ;  Schubert, Christian )
• A04 - Optische Uhren fürs chronometrische Nivellement (Teilprojektleiter Denker, Heiner ;  Lisdat, Christian ;  Schmidt, Piet Oliver )
• A05 - Interferometrische Glasfaserverbindungen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Grosche, Gesine ;  Schön, Steffen )
• B01 - Neue Messmethoden mit Laser Interferometern (Teilprojektleiter Müller, Jürgen ;  Müller, Vitali )
• B02 - Mehrzweck-Simulator für Weltraummissionen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter List, Meike ;  Rievers, Benny )
• B03 - Optische Design-Methoden für rauscharme Interferometrie (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Heinzel, Gerhard ;  Wanner, Gudrun )
• B04 - Vorantreiben der Laserinterferometrie zwischen Satelliten (Teilprojektleiter Grosse, Jens ;  Heinzel, Gerhard )
• B05 - Kompakte Mehrkanalabtastung von Testmassen (Teilprojektleiter Danzmann, Karsten ;  Delgado, Juan José Esteban )
• B06 - Optisch gesteuerte Drehwaagen als rauscharme Testplattform (Teilprojektleiter Danzmann, Karsten ;  Mehmet, Moritz )
• C01 - Grundwassergravimetrie und QG-1 (Teilprojektleiter Denker, Heiner ;  Timmen, Ludger )
• C02 - Terrestrische Uhrennetzwerke: Grundlagenphysik und Anwendungen (Teilprojektleiter Lämmerzahl, Claus ;  Müller, Jürgen )
• C03 - Relativistische Geodäsie aus dem Weltraum unter Nutzung neuer Messkonzepte (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Hackmann, Eva ;  Lämmerzahl, Claus ;  Müller, Jürgen )
• C04 - Gravitationsfeldlösung durch Ausschöpfung des vollen Potentials der GRACE Follow-On Mission (Teilprojektleiter Mayer-Gürr, Torsten ;  Weigelt, Matthias )
• C05 - Modellierung von Massenvariationen bis zu kleinen Skalen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Eicker, Annette ;  Güntner, Andreas ;  Weigelt, Matthias )
• C06 - Atmosphäre-Ozean Hintergrundmodellierung für terrestrische Gravimetrie (Teilprojektleiter Dobslaw, Henryk ;  Timmen, Ludger )
• INF01 - Nachhaltigkeit wissenschaftlicher Ergebnisse in TerraQ (Teilprojektleiter Hewitson, Ph.D., Martin ;  Schnitger, Axel )
• MGK - TerraQ Research Training School (Teilprojektleiterinnen Biskupek, Liliane ;  Kawazoe, Fumiko )
• Z01 - Zentrale Einrichtung des Sonderforschungsbereichs (Teilprojektleiter Müller, Jürgen )

• Antragstellende Institution: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
• Beteiligte Hochschule: HafenCity Universität Hamburg (HCU); Technische Universität Graz; Universität Bremen
• Beteiligte Institution: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR); Abteilung Relativistische Modellierung; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR); Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ); Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR); Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik; Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Jürgen Müller