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Projekt
Hochgenaue optische Zeitübertragung über lange Distanzen am Boden mithilfe eines Satelliten
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Frank Flechtner, seit 5/2023; Dr. Thomas Klügel; Dr. Anja Schlicht; Professor Dr.-Ing. Ulrich Schreiber
Fachliche Zuordnung
Physik des Erdkörpers
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 490990195
Diese Forschungsgruppe hat sich die Einführung einer neuen Methode für die Kombination der Messtechniken der geodätischen Raumverfahren, basierend auf der Observable “Zeit” zum Ziel gesetzt. Mit Hilfe einer stabilen Uhr und einer aktiv stabilisierten Signalverteilung als Referenz kann der Fehlereinfluss variabler instrumenteller Latenzen auf die geodätischen Messungen erstmals sicher erfasst und korrigiert werden. Dies war bislang mangels einer ausreichenden aktiven Stabilisierung der Signalleitungen nicht möglich. In diesem Projekt verfolgen wir daher zwei Hauptziele. Erstens: Mithilfe einer optischen Satellitenstrecke verbinden wir zwei weit von einander entfernte optische Uhren per optischer Zeitübertragung miteinander und zeigen so, dass wir voneinander unabhängige Zeitskalen, bis auf wenige Pikosekunden genau, sicher synchronisieren können. Hierzu nutzen wir das “Atomic Clock Ensemble in Space” (ACES) Modul der ESA auf der Internationalen Raumstation (ISS), indem wir physikalisch gesehen, Einstein Synchronisationen ausführen. Auf diesem Wege weisen wir die allgemeine Nutzbarkeit von Zeit als wirksames Verknüpfungselement in den globalen Vermessungsnetzen der geodätischen Raumverfahren nach. Zweitens: Über die aktiv stabilisierten signalführenden Faserverbindungsstrecken zwischen zwei optischen Uhren und der Satellitenfreistrecke führen wir diesen Uhrenvergleich wiederholt durch, um aus dem Gangunterschied zwischen zwei weit voneinander entfernten Strontium-Gitteruhren den physikalischen Höhenunterschied zu bestimmen. Durch die enge Verknüpfung von Raum und Zeit wird in diesem Projekt ein wichtiger Schritt in Richtung einer künftigen relativistischen Geodäsie getan. Eine unabhängige Validierung dieses Uhrenvergleichs erfolgt über die gleichzeitige Nutzung des Mikrowellenterminals des ACES Experiments. Während die ISS für die Zeitübertragung im relativistischen Uhrenvergleich für beide Laserbodenstationen gleichzeitig sichtbar sein muss, lässt sich aus dem wiederholten optischen Vergleich zwischen Boden- und Satellitenuhr auch das Verhalten der ACES-Uhr im Raum eingehend studieren.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
Ehemaliger Antragsteller
Dr.-Ing. Sven Bauer, bis 5/2023
