Die Auswirkungen des Klimawandels sind eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Daher ist es von großer Bedeutung, die zugrunde liegenden Prozesse und Kausalitäten zu verstehen. Ein leistungsfähiges Instrument, um dieses wichtige Wissen auf globaler Ebene zu gewinnen, ist die satellitengestützte Beobachtung von Veränderungen in der Massenverteilung der Erde, z. B. durch schmelzende Gletscher oder den Verlust von Grundwasser. Die erforderlichen hochpräzisen Messungen sind mit neuartigen Quantensensoren möglich. Aufgrund des umfangreichen europäischen Erbes und einer engen Zusammenarbeit innerhalb der Europäischen Union soll eine eigenständige Entwicklung und der Betrieb einer quantensensorbasierten Weltraummission realisiert werden.
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Auf dem Weg zu Klimastudien mit Quantentechnologien
International, Forschung |
Am 14. Dezember 2022 wurde das Projekt CARIOQA-PMP (Cold Atom Rubidium Interferometer in Orbit for Quantum Accelerometry - Pathfinder Mission Preparation) im Rahmen des Programms Horizon Europe der Europäischen Kommission mit dem Ziel gestartet, einen solchen Quantensensor für die Anwendung im Weltraum zu entwickeln. Die europäische Industrie wird in Zusammenarbeit mit europäischen Forschungseinrichtungen ein technisches Modell eines Beschleunigungsmessers auf der Grundlage der Atominterferometrie für eine Pfadfindermission zur Quantengravimetrie im Weltraum entwickeln. Dieses Projekt profitiert vom Erbe seiner Forschungseinrichtungen und soll Europa in eine führende Position für nachhaltige Quantentechnologien im Weltraum bringen.
Eine quantenbeschleunigungsmessergestützte Satellitengravimetrie-Mission ist ein leistungsfähiges Instrument für hochpräzise Messungen des Erdschwerefelds. Sie profitiert von den Quanteneigenschaften von Atomen, die als Testmasse dienen. Die Empfindlichkeit von Atominterferometern gegenüber Beschleunigungen kann durch die langen Zeiten des freien Falls, die im Weltraum zur Verfügung stehen, erhöht werden. Im Orbit lassen sich mit diesen Geräten Massenänderungen im Erdsystem, die durch globale Prozesse wie den Anstieg des Meeresspiegels hervorgerufen werden, mit bisher unerreichter Empfindlichkeit beobachten. Ihre Anpassung und Qualifizierung für den Weltraum ist jedoch eine Herausforderung. Das Projekt CARIOQA-PMP wird diese Quantensensoren zur Reife bringen und damit den Boden für künftige hochpräzise Gravimetrie-Missionen im Weltraum bereiten.
CARIOQA-PMP bringt führende Akteure aus fünf EU-Ländern zusammen. Dazu gehören Experten für die Entwicklung von Satelliteninstrumenten (Airbus, iXblue, TELETEL, LEONARDO), für die Quantensensorik (LUH, SYRTE, LP2N, LCAR, ONERA, FORTH), für die Weltraumgeodäsie, die Geowissenschaften und die Nutzer von Schwerefelddaten (LUH, TUM, POLIMI, DTU) sowie Experten für die Maximierung der Auswirkungen und die Folgenabschätzung (PRAXI, G.A.C. Group). Die Vorbereitung der Pathfinder-Mission wird von den französischen und deutschen Raumfahrtbehörden CNES und DLR unter der Leitung des CNES koordiniert.