Quantentechnik in der Raumfahrt 01. Jun 2021 Von I. Hartbrich

DLR gründet Institut für Quantenforschung

Am Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik sollen Quantentechnologien für Satelliten erforscht werden.


Foto: M. Mathey/LU

Sensoren auf Basis von Bose-Einstein-Kondensaten, Atomuhren, Laser- und Materiewelleninterferometrie: Quantentechnologien entscheiden über den Erfolg zukünftiger Satellitenprogramme. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) will die Quantentechnik an einem neuen Standort erforschen. Das Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik ist im Quanten-Quartier der Universität Hannover angesiedelt.

Das neue Institut soll bis zum Ende des Jahrzehnts zwei neue Gebäude erhalten. Geplant sind sieben Abteilungen mit insgesamt 120 Beschäftigten. Die offizielle Eröffnung ist für Ende 2021 geplant. Dann sollen bereits 30 Menschen dort arbeiten. Aktuell läuft die Berufung der Institutsleitung.

Das dritte Quanten-Institut

Das Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik ist bereits der dritte DLR-Standort zur Quantenforschung. Zu ähnlichen Themen arbeiten bereits das Galileo-Kompetenzzentrum in Oberpfaffenhofen und das Institut für Quantentechnologien in Ulm.

Künftig, so die Erwartung im DLR, „vollzieht sich eine beispiellose Präzisionssteigerung von Messtechnik und Sensorik in der Raumfahrt“. „Mit Quantentechnologie modernisierte Satelliten sind um Größenordnungen leistungsfähiger als die aktuelle Generation. Sie bietet ein enormes Potenzial für die satellitengestützte Erdbeobachtung, Kommunikation und Navigation“, sagt Hansjörg Dittus, DLR-Vorstandsmitglied für Raumfahrtforschung und -technologie.

Hohe Messstabilität

Inertialsensoren können laut DLR Beschleunigungs- oder Drehratensensoren sein, die beispielsweise zur Flugstabilisierung und -navigation eingesetzt werden. Quantensensorik, basierend auf der Materiewellen-Interferometrie, ermöglicht es demnach, Rotation und Beschleunigung mit beispielloser Langzeitstabilität zu messen. Dafür können ultrakalte Quantengase wie Bose-Einstein-Kondensate eingesetzt werden. In unmittelbarer Nähe des absoluten Temperaturnullpunkts verhält sich eine Atomwolke wie ein einziges „Riesenatom“. Dieses sogenannte Bose-Einstein-Kondensat kann makroskopisch beobachtet werden

Auf Basis dieser Technologie könnten in Zukunft hochpräzise Lageregelungssysteme von Satelliten, zur Abstandsregelung bei Formationsflügen eines Satellitenschwarms oder auch zur präzisen Schwerefeldvermessung der Erde oder anderer Himmelskörper entwickelt werden. Einen weiteren Forschungsschwerpunkt sollen quantenoptische Methoden bilden.

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