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BECCAL
BECCAL (Bose-Einstein Condensate and Cold Atom Laboratory), eine NASA-DLR-Kooperation, ist eine Pfadfindermission mit dem Ziel, an Bord der internationalen Raumstation (ISS) Konzepte für künftige Quantensensoren auf der Basis lasergekühlter Atome und Bose-Einstein-Kondensate zu erforschen und entwickeln. Die internationale Weltraumstation bietet hierfür eine einzigartige Umgebung mit permanenter Schwerelosigkeit. Dies ermöglicht unter anderem verlängerte Freifall- und Beobachtungszeiten, die Nutzung weiterer Fallenkonfigurationen zum Fangen und Kühlen von Atomen sowie Wiederholbarkeit für statistische Analysen.
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Die technologischen und wissenschaftlichen Ansätze in BECCAL treiben Entwicklungen in der satellitengestützten Quantensensorik für Anwendungen in der Navigation und Erdbeobachtung voran, wofür die Atominterferometrie durch präzise und hochgenaue Messungen von Rotationen und Beschleunigungen Vorteile verspricht. Die kompakte und robuste Umsetzung der Nutzlast bietet ebenfalls Perspektiven für den mobilen erdgebundenen Einsatz von Quantensensoren.
BECCAL ist als Apparatur für vielfältige Tests experimenteller Konzepte mit unterschiedlicher Zielsetzung konzipiert. Sie stellt verschiedene atomare Spezies (Rb-85, Rb-87, K-39, K-40, K-41) zur Verfügung, welche mit diversen quantenoptischen Werkzeugen wie Mikrowellen-/Radiofrequenzstrahlung, rot- und blauverstimmten optischen Dipolfallen, magnetooptischen und magnetischen Atomfallen manipuliert werden können. BECCAL liefert somit eine Plattform für Tests verschiedenster quantenoptischer, atomoptischer und atominterferometrischer Methoden in der einzigartigen Umgebung der Schwerelosigkeit.
Die Nutzlast in BECCAL basiert auf QUANTUS und MAIUS, einer Serie von DLR-Agentur-geförderten Projekten für atomoptische Experimente in Schwerelosigkeit im Fallturm sowie auf Höhenforschungsraketen, und profitiert von den Erfahrungen des Cold Atom Laboratory (CAL), welches am NASA Jet Propulsion Laboratory entwickelt und 2018 auf der ISS installiert wurde.
Die Nutzlast für BECCAL wird am Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik und am Institut für Quantentechnologien realisiert und durch das DLR-Raumfahrtmanagement unterstützt. Des Weiteren sind die Humboldt Universität zu Berlin, die Johannes-Gutenberg Universität Mainz, das Ferdinand Braun Institut für Höchstfrequenztechnik, die Leibniz Universität Hannover, die Universität Bremen, die Universität Ulm und die OHB System AG involviert.
Beteiligte Abteilungen
Kontakt
Dr. rer. nat. Christian Schubert
Leitung Quantensensorik
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik
Quantensensorik
Callinstrasse 30b, 30167 Hannover
Prof. Dr. Meike List
Institutsleitung
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik
Relativistische Modellierung
Am Fallturm 9, 28359 Bremen