|сгенерировать QR код
Открытый доступ
Только для подписчиков
Комплекс микрогравитационных испытаний для мобильных и портативных оптических стандартов частоты
https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-3-45-52
Аннотация
Рассмотрены вопросы применения оптических квантовых стандартов (квантовых сенсоров) на основе холодных атомов в спутниковой навигации. Описаны преимущества размещения квантовых сенсоров на основе холодных атомов в космосе. Показано, что для повышения точности измерений с использованием квантовых сенсоров необходимо исследовать их работу в состоянии невесомости или микрогравитации на специальных платформах. Дан обзор основных платформ, обеспечивающих условия микрогравитации. Предложен вариант испытательной платформы – комплекс испытаний
падения по параболической траектории, представляющий собой горки различных форм с передвигающейся вагонеткой. Подробно описано четыре конфигурации горок, для каждой реализована компьютерная симуляция. Проведён сравнительный анализ характеристик горок, выявлены их преимущества и недостатки, найдена наиболее эффективная конфигурация. Предложен способ повышения качества микрогравитации, который планируется использовать в будущем.
Об авторах
А. П. Вялых
Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений
Россия
Россия
Антон Павлович Вялых
г. п. Менделеево, Московская обл.
А. В. Семенко
Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений
Россия
Россия
Анастасия Викторовна Семенко
г. п. Менделеево, Московская обл.
Д. В. Сутырин
Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений
Россия
Россия
Денис Владимирович Сутырин
г. п. Менделеево, Московская обл.
Г. С. Белотелов
Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений
Россия
Россия
Глеб Сергеевич Белотелов
г. п. Менделеево, Московская обл.
С. Н. Слюсарев
Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений
Россия
Россия
Сергей Николаевич Слюсарев
г. п. Менделеево, Московская обл.
Список литературы
1. B loom B. J., Nicholson T. L., Williams J. R., Campbell S. L., Bishof M., Zhang X., Zhang W., Bromley S. L., Ye J., Nature, 2014, vol. 506, 71. https://doi.org/10.1038/Nature12941
2. Nich olson T. L., et al., Nature communications, 2015, vol. 6, 6896. https://doi.org/10.1038/ncomms7896
3. Ushijima I., Takamoto M., Das M. et al., Nature Photonics, 2015, vol. 9, pp. 185–189. https://doi.org/10.1038/nphoton.2015.5
4. Xie Ju n, et al., Satellite Navigation Systems and Technologies, Springer, Singapore, 2021.
5. Liu Lian g, et al., Nature communications, 2018, vol. 9, 2760. https://doi.org/10.1038/s41467-018-05219-z
6. Schi ller S. et al., Precision test of General Relativity and the Equivalence Principle using ultrastable optical clocks: a mission proposal, Proceeding 39th ESLAB Symposium “Trends in Space Science and Cosmic Vision 2020”, pp. 39–42, F. Favata, J. Sanz-Forcada, A. Gimenez, eds., ESA SP-588, 2005.
7. Andr ew D. Ludlow, Martin M. Boyd, Jun Ye, Ekkehard Peik, Piet O. Schmidt, https://arxiv.org/abs:1407.3493v2 [physics.atomph] (2015), pp. 62–64.
8. Sch iller S., et al., Nuclear Physics B – Proceedings Supplements, 2007, vol. 166, pp. 300–302. https://doi.org/10.1016/j.nuclphysbps.2006.12.032
9. Tapl ey B. D. et al., Science, 2004, vol. 305, 5683, pp. 503– 505. https://doi.org/10.1126/science.1099192
10. Belotelov G. S., Sutyrin D. V., Slyusarev S. N., Towards a Transportable Optical Frequency Standard on Neutral Ytterbium Atoms, Rocket-Space Device Engineering and Information Systems, 2019, vol. 6 (1), pp. 24–31. (In Russ) https://doi.org/10.30894/issn2409-0239.2019.6.1.24.31
11. We stergaard Philip G., Jérôme Lodewyck, Lisete Maria Lorini, Arnaud Lecallier, Physical review letters, 2011, vol. 106 (21), 210801. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.210801
12. Fal ke Stephan, et al., 2013, https://arxiv.org/abs/1312.3419v1 [physics.atom-ph].
13. YuNan, Kohel J., Kellogg J. et al., Applied Physics B, 2006, vol. 84 (4), pp. 647–652. https://doi.org/10.1007/s00340-006-2376-x
14. Asen baum Peter, et al., Physical Review Letters, 2020, vol. 125 (19), 191101. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.191101
15. Drink water M. R., Floberghagen R., Haagmans R., Muzi D., Popescu A., Space Science Reviews, 2003, vol. 108 (1-2), pp. 419– 432. https://doi.org/10.1007/978-94-017-1333-7_36
16. Johannessen J. A., Balmino G., Le Provost C. et al., Surveys in Geophysics, 2003, vol. 24, pp. 339–386. https://doi.org/10.1023/B:GEOP.0000004264.04667.5e
17. Reig ber, C., Jochmann, H., Wünsch, J., et al., Earth observation with CHAMP, 2005, pp. 25–30. https://doi.org/10.1007/3-540-26800-6_4
18. Brockmann J. M., Zehentner N., Höck E., Pail R., Loth I., Mayer-Gürr T., Schuh W-D., Geophysical Research Letters, 2014, vol. 41 (22), pp. 8089–8099. https://doi.org/10.1002/2014GL061904
19. Agu ilera D. N., Ahlers H., Battelier A., et. al., Classical and Quantum Gravity, 2014, vol. 31 (11), 115010. https://doi.org/10.1088/0264-9381/31/11/115010
20. Alts chul B., Bailey Q. G., Blanchet L., et. al., Advances in Space Research, 2015, vol. 55 (1), pp. 501–524. https://doi.org/10.1016/j.asr.2014.07.014
21. Chi ow S. W., Williams J., Yu N., Müller H., Physical Review A, 2017, vol. 95 (2), 021603. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.95.021603
22. Willia ms J., Chiow S. W., Yu N., Müller H., New Journal of Physics, 2016, vol. 18 (2), 025018. https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/2/025018
23. Malc olm Jonathan Ian, Doctoral dissertation of philosophy (University of Birmingham, Birmingham, 2016).
24. Bon gs K., Boyer V., Cruise M. A., et. al., Proc. SPIE 9900, Quantum Optics, SPIE Photonics Europe, 2016, Brussels, Belgium, 990009. https://doi.org/10.1117/12.2232143
25. Ell iott Ethan R., et al., Microgravity, 2018, vol. 4 (1), pp. 1–7. https://doi.org/10.1038/s41526-018-0049-9
26. Wa rner Marvin, et al., On the design of BECCAL–a quantum optics experiment aboard the ISS, Proceedings of the 69th International Astronautical Congress, Bremen, Germany, 1–5 October 2018, IAF, 2018, IAC-18, A2, IP, 7, x46028, available at: https://iafastro.directory/iac/archive/browse/IAC-18/A2/IP/46028/ (accessed 03.02.2022).
27. Schille r S., et al., Let’s embrace space, 2012, vol. 2 (45), 452. https://doi.org/10.2769/31208
28. Schi ller S., et al., ELIPS-3 The Space Optical Clocks (SOC) Project Final Report, 2012, available at: http://www.exphy. uni-duesseldorf.de/PDF/Space%20Optical%20Clocks%20 Final%20Report%20v11%20version%20for%20double-sided% 20printing%20v3.pdf (accessed 25.02.2022).
29. Cacc iapuoti L., Salomon C., European Physical Journal Special Topics, 2009, vol. 172 (1), pp. 57–68. https://doi.org/10.1140/EPJST/E2009-01041-7
30. Batte lier B., Barrett B., Fouché L., et. al., Proc. SPIE 9900, Quantum Optics, SPIE Photonics Europe, 2016, Brussels, Belgium, 990004. https://doi.org/10.1117/12.2228351
31. Chei ney P., Fouché L., Templier S., Napolitano F., Battelier B., Bouyer P., Barrett B., Physical Review Applied, 2018, vol. 10 (3), 034030. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.10.034030
32. Sor rentino Francesco, et al., Journal of Physics: Conference Series, 2011, vol. 327, no. 1. https://doi.org/10.1088/1742-6596/327/1/012050
33. Ny man Robert A., et al, Applied Physics B, 2006, vol. 84 (4), pp. 673–681. https://doi.org/10.1007/s00340-006-2395-7
34. Gross e Jens, et al., AIAA SPACE 2014 Conference and Exposition, 4–7 August 2014, San Diego, CA, AIAA, 2014, 4210. https://doi.org/10.2514/6.2014-4210
35. Stammi nger Andreas, et al., MAIUS-1 – vehicle, subsystems design and mission operations, Proceedings 22nd ESA Symposium on European Rocket and Balloon Programmes and Related Research, 7–12 June 2015, Tromsø, Norway, ESA Communications, 2015, pp. 183–191.
36. Els en Michael, et al., Design of the MAIUS-2/3 Atom Interferometer on a Sounding Rocket, Proceedings of the 67th International Astronautical Congress (IAC 2016), Guadalajara, Mexico, 26–30 September 2016, IAF, 2016, IAC-16.A2.3.2, pp 464–471.
37. Els en Michael, et al., Final design of the MAIUS-2/3 payload – an atom interferometer on a sounding rocket, Proceedings of the 69th International Astronautical Congress (IAC 2018), 1–5 October 2018, Bremen, Germany, IAF, 2018, IAC-18.A2.3.5, pp. 1026–1031.
38. Dink elaker Aline, et al., Frontiers in Optics 2016, Rochester, New York, 17–21 October 2016, OSA Technical Digest, 2016, FF1H.1. https://doi.org/10.1364/FIO.2016.FF1H.1
39. Münti nga Hauke, et al., QUANTUS: Applications of Bose-Einstein condensates in microgravity, 38th COSPAR Scientifi c Assembly, Bremen, Germany, 18–25 July 2010, 2010, H04-0015-10, p. 2.
40. Rudo lph Jan, et al., Microgravity Science and Technology, 2011, vol. 23 (3), pp. 287–292. https://doi.org/10.1007/S12217-010-9247-0
41. Herr mann Sven, Hansjörg Dittus, Claus Lämmerzahl, Classical and Quantum Gravity, 2012, vol. 29 (18), 184003. https://doi.org/10.1088/0264-9381/29/18/184003
42. Scharrin ghausen Marco, Quantus Team, Ernst Maria Rasel, Bose-Einstein Condensation in Extended Microgravity, 39th COSPAR Scientifi c Assembly, July 14–22, 2012, Mysore, India, 2012, H0.6, p. 1710.
43. D ittus H., Endeavour, 1991, vol. 15 (2), pp. 72–78. https://doi.org/101016/S0160-9327(05)80008-0
44. Zero Gravity Research Facility User’s Guide, 2017, available at: https://www1.grc.nasa.gov/wp-content/uploads/Zero-GravityResearch-Facility-users-guide.pdf (accessed 03.02.2022).
45. 2.2 second drop tower, NASA Glenn Research Center, 2008, available at: https://www1.grc.nasa.gov/facilities/drop/ (accessed 03.02.2022).
46. Degtyar V. G., 70th anniversary of the state rocket center named after academician V. R Makeyev, Space Engineering and Technology, 2018, no. 2 (21), available at: https://www.energia.ru/ktt/ archive/2018/02-2018/02-01.pdf (accessed: 10.02.2022). (In Russ.)
47. Lo tz Christoph, et al., Logistics Journal: Proceedings, 2020, no. 12. http://dx.doi.org/10.2195/lj_Proc_lotz_en_202012_01
48. Con don Gabriel, et al., Physical Review Letters, 2019, vol. 123 (24), 240402. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.240402
49. Ne vsky Alexander, et al., Optics Letters, 2013, vol. 38 (22), pp. 4903–4906. https://doi.org/10.1364/OL.38.004903
Рецензия
Для цитирования:
Вялых А.П., Семенко А.В., Сутырин Д.В., Белотелов Г.С., Слюсарев С.Н. Комплекс микрогравитационных испытаний для мобильных и портативных оптических стандартов частоты. Izmeritelʹnaya Tekhnika. 2022;(3):45-52. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-3-45-52
For citation:
Vyalykh A.P., Semenko A.V., Sutyrin D.V., Belotelov G.S., Slyusarev S.N. Microgravity test complex for mobile and portable optical frequency standards. Izmeritel`naya Tekhnika. 2022;(3):45-52. (In Russ.) https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-3-45-52
Просмотров:
159
Послать статью по эл. почте 