Forschungsprojekte aus dem Bereich Physikalische Geodäsie und Weltraumverfahren

Lunar Laser Ranging (LLR)

QUEST

Relativistische Geodäsie

  • High-performance clock networks and their application in geodesy
    The rapid development of optical clocks and frequency transfer techniques provides the opportunity to compare clocks’ frequencies at the uncertainty level of 10-18. This will enable relativistic geodesy with the aimed accuracy of cm in terms of height. Clock networks are thus highly relevant to various geodetic applications, such as the realization of a height reference system and the determination of regional/global gravity fields. In this project, we aim to investigate the potential of high-performance clock networks and quantify their contributions to specific applications through dedicated simulations.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller
    Team: Dr.-Ing. Hu Wu
    Jahr: 2019
    Förderung: Germany’s Excellence Strategy – EXC-2123 “QuantumFrontiers” (DFG)
  • Chronometrisches Nivellement
    Leitung: Dr.-Ing. Heiner Denker
    Team: Dr.-Ing. Heiner Denker und weitere Mitarbeiter
    Jahr: 2019
    Förderung: verschiedene Landes- und Drittmittel sowie separate Projekte
    Laufzeit: seit 2010
  • LLR Relativity Test
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Müller
    Team: Dr.-Ing. Liliane Biskupek
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG
  • Transportable optische Uhren für relativistische Geodäsie (CRC 1128/2, A03)
    Leitung: Priv.-Doz. Dr. Christian Lisdat, Prof. Dr. Piet O. Schmidt, Dr.-Ing. Heiner Denker
    Team: Mitarbeiter der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB)
    Jahr: 2018
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 01.07.2018 – 30.06.2019
  • Clock network modeling (CRC 1128, C03)
    Leitung: Prof. Dr. Jürgen Müller, Prof. Dr. Claus Lämmerzahl
    Team: Dr.-Ing. Hu Wu
    Jahr: 2014
    Förderung: DFG

Satellitengravimetrie

Schwerefeld- und Geoidmodellierung

  • Europäische Geoidberechnungen
    Leitung: Dr.-Ing. Heiner Denker
    Team: Dr.-Ing. Heiner Denker
    Jahr: 2019
    Förderung: verschiedene Landes- und Drittmittel; Unterstützung durch Internationale Assoziation für Geodäsie (IAG)
    Laufzeit: seit 1990
  • QuantumFrontiers (EXC2123) / Research Unit Relativistic Geodesy
    Leitung: Prof. Dr. Karsten Danzmann (AEI), Prof. Dr. Claus Lämmerzahl (ZARM)
    Team: Dr.-Ing. Heiner Denker u. a.
    Jahr: 2019
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
  • Evaluation of CAI gradiometer for the gravity field determination
    The successful GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) mission has demonstrated that the satellite gravity gradiometry can significantly improve our knowledge on the Earth’s gravity field, especially in the medium- and short-wavelength parts. However, the electrostatic gradiometer on-board GOCE satellite is not technically perfect because of the widely-known 1/f noise in the low-frequency parts of measurements. Comparatively, the Cold Atom Interferometry (CAI) based gradiometer has flat noise down to the very-low frequency part, and shows a very long-term stability as well. In this project, our tasks are to rigorously map the CAI gradiometer’s noise to Earth’s gravity field coefficients through closed-loop simulations, where a similar mission scenario as GOCE will be taken to study a one-axis and a three-axis CAI gradiometer in the nadir Earth-pointing mode.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller
    Team: Dr. Karim Douch, Dr.-Ing. Hu Wu
    Jahr: 2016
    Förderung: European Space Agency (ESA)
    Laufzeit: 2016-2017
  • German Combined Geoid 2016 (GCG2016)
    Leitung: Dr.-Ing. Heiner Denker
    Team: Dr.-Ing. Heiner Denker
    Jahr: 2016
  • Schwerefeldmodellierung zur relativistischen Geodäsie und vertikalen Datumsfestlegung (CRC 1128, C04)
    Leitung: Dr.-Ing. Heiner Denker
    Team: Dr.-Ing. Miao Lin
    Jahr: 2014
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 01.07.2014 – 31.06.2018
  • International Timescales with Optical Clocks (ITOC) /Researcher Excellence Grant (REG) „Gravity Potential for Optical Clock Comparisons“
    Leitung: Dr. Helen S. Margolis, Dr.-Ing. Heiner Denker
    Team: Dr.-Ing. Heiner Denker, Dr.-Ing. Ludger Timmen, Dr.-Ing. Christian Voigt
    Jahr: 2013
    Förderung: European Metrology Research Programme (EMRP), jointly funded by the EMRP participating countries within EURAMET and the European Union
    Laufzeit: 01.07.2013 – 31.03.2016
  • The recovery of Earth’s global gravity field from GOCE observations
    The ESA’s GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) mission was the first to jointly apply SGG (satellite gravity gradiometry) and SST-hl (satellite-to-satellite high-low tracking) techniques to map the Earth’s gravity field. It delivered hundreds of millions of observations in four years’ lifetime, from 2009 to 2013. My Ph.D work is to recover a global gravity field model that is described by 62,997 spherical harmonic coefficients (up to degree/order 250) from the huge amount of GOCE observations.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller
    Team: Dr.-Ing. Hu Wu
    Jahr: 2011
    Förderung: Stipendium
  • REaldatenAnaLyse GOCE (REAL GOCE)
    Teilprojekt GOCE Cal/Val, Quasigeoid und Höhensystem in Deutschland
    Leitung: Dr.-Ing. Heiner Denker, Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller (IfE-Anteil WP310)
    Team: Dr.-Ing. Phillip Brieden, Dr.-Ing. Focke Jarecki, Dr.-Ing. Christian Voigt, Dr.-Ing. Karen Insa Wolf
    Jahr: 2009
    Förderung: Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Förderkennz. 03G0726C
    Laufzeit: 01.06.2009 – 31.05.2012
  • GOCE-GRavitationsfeldANalyse Deutschland – GOCE-GRAND II WP220 – Regionales Validierungs- und Kombinationsexperiment
    Im Rahmen des Projekts wurden hochwertige validierte terrestrische Schwerefelddatensätze (insbesondere Lotabweichungen und Schweredaten) in Deutschland und Europa zur externen Validierung der GOCE-Produkte erstellt. Diese Daten dienten einerseits zur Validierung vorhandener Satellitenschwerefeldmodelle und andererseits zur Berechnung entsprechender kombinierter Quasigeoidlösungen für Deutschland und Europa.
    Leitung: Dr.-Ing. Heiner Denker (WP220 - IfE)
    Team: Dr.-Ing. Christian Voigt
    Jahr: 2005
    Förderung: Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Förderkennz. 03F0421D
    Laufzeit: 01.09.2005 – 31.08.2008
  • Fennoskandische Landhebung
    Ein Test- und Anwendungsgebiet für GRACE
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller, Dr.-Ing. Ludger Timmen, Dr.-Ing. Heiner Denker
    Team: Dr.-Ing. Olga Gitlein
    Jahr: 2003
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 15.3.2003 bis 28.2.2009
  • Kombination von CHAMP- und regionalen terrestrischen Schwerefelddaten
    Evaluierung und optimalen Kombination verschiedener Schwerefelddatensätze in Europa.
    Leitung: Dr.-Ing. Heiner Denker, Prof. Dr.-Ing. Günter Seeber
    Team: Dr.-Ing. Markus Roland
    Jahr: 2001
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 01.05.2001 – 30.04.2004

SFB 1128 (geo-Q)

  • Transportable optische Uhren für relativistische Geodäsie (CRC 1128/2, A03)
    Leitung: Priv.-Doz. Dr. Christian Lisdat, Prof. Dr. Piet O. Schmidt, Dr.-Ing. Heiner Denker
    Team: Mitarbeiter der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB)
    Jahr: 2018
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 01.07.2018 – 30.06.2019
  • Gravimetrisches Referenznetzwerk für ein 10m Atominterferometer
    Das Very Long Baseline Atom Interferometer (VLBAI) im Hannover Institute for Technology (HITec) ist ein physikalisches Experiment in dem Versuche zur Interferometrie von Atomen auf einer Fallstrecke von etwa 10m durchgeführt werden können. Diese Versuche dienen in erster Linie der Grundlagenphysik, es können aber auch gravimetrische Messungen durchgeführt werden. Aufgrund der großen Fallstrecke und dadurch lange andauernden Fallzeit wird von einer zukünftigen Genauigkeit im Bereich von 1 nm/s² ausgegangen. Bei klassischen transportablen Absolutgravimetern hingegen werden einige 10er nm/s² erreicht. Das VLBAI könnte somit eine Referenz für klassische Gravimeter darstellen. Für diese Versuche und zur Bewertung des Fehlerhaushaltes ist jedoch die Kenntnis des lokalen Schwerefeldes nötig. Dieses wird parallel zur Installation des Großgerätes und darüber hinaus durch gravimetrische Messungen und Vorwärtsmodellierung bestimmt.
    Leitung: Dr.-Ing. Manuel Schilling, Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Team: Dr.-Ing. Manuel Schilling, Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Jahr: 2017
    Förderung: IfE, SFB-1128, EXC-2123 "QuantumFrontiers"
    Laufzeit: 2017-2025
    © M. Schilling
  • Modeling of mass variations down to small scales (CRC 1128, C05)
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Müller
    Team: Dr.-Ing. Balaji Devaraju, M.Sc. Lars Leßmann
    Jahr: 2014
    Förderung: DFG
  • Clock network modeling (CRC 1128, C03)
    Leitung: Prof. Dr. Jürgen Müller, Prof. Dr. Claus Lämmerzahl
    Team: Dr.-Ing. Hu Wu
    Jahr: 2014
    Förderung: DFG
  • Relativistische Effekte in Satelliten-Konstellationen (CRC 1128, C02)
    Leitung: Dr.-Ing. habil. Enrico Mai, Prof. Dr. Claus Lämmerzahl (ZARM), Dr. Eva Hackmann (ZARM)
    Team: Dr.-Ing. Liliane Biskupek, PD Dr. Volker Perlick (ZARM), Dennis Philipp (ZARM)
    Jahr: 2014
    Förderung: DFG
  • Schwerefeldmodellierung zur relativistischen Geodäsie und vertikalen Datumsfestlegung (CRC 1128, C04)
    Leitung: Dr.-Ing. Heiner Denker
    Team: Dr.-Ing. Miao Lin
    Jahr: 2014
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 01.07.2014 – 31.06.2018
  • Transportable quantum gravimeter (CRC 1128, A01)
    Leitung: Prof. Dr. Jürgen Müller, Prof. Dr. Ernst M. Rasel
    Team: Maral Sahelgozin
    Jahr: 2014
    Förderung: DFG
  • System studies for an optical gradiometer mission (CRC 1128, B07)
    Leitung: Dr. Gerhard Heinzel, Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Müller
    Team: Dr. Karim Douch, Brigitte Kaune, Dr. Akbar Shabanloui
    Jahr: 2014
    Förderung: DFG

Terrestrische Gravimetrie

  • Gravimetrische Gezeiten und Gravitationsströmungen in der Nordsee
    Die Forschungsgruppe untersucht den Gravitations- und Deformationseffekt (Neigungseffekt), der durch zeitliche Variationen der Massenverteilung in der Atmosphäre und im Meer verursacht wird. Dabei ist zwischen den direkten Newtonschen Anziehungskräften und den indirekten Effekten durch die Krustendeformation (variierende Auflasten) zu unterscheiden. Letztere gehen aufgrund der Elastizität der festen Erdkruste mit einer vertikalen Verschiebung und einer Neigung des Meeresbodens sowie der Landoberfläche, insbesondere entlang der Küste oder der Inseln, einher. Eine solche vertikale Bodenverschiebung ist mit einer absoluten Höhenänderung des Gravimeters bezügl. des Geozentrums verbunden. Die kombinierte Beobachtung von Gravitations- und Neigungsänderungen ermöglicht die Trennung von Signalen aufgrund von Anziehung und Lastdeformation.
    Leitung: Dr.-Ing. Ludger Timmen, Dr. Adelheid Weise
    Team: Dr.-Ing. Ludger Timmen, Dr. Adelheid Weise
    Jahr: 2018
    Förderung: IfE, Germany’s Excellence Strategy – EXC-2123 “QuantumFrontiers”
    Laufzeit: 2018-2021
  • Gravimetrisches Referenznetzwerk für ein 10m Atominterferometer
    Das Very Long Baseline Atom Interferometer (VLBAI) im Hannover Institute for Technology (HITec) ist ein physikalisches Experiment in dem Versuche zur Interferometrie von Atomen auf einer Fallstrecke von etwa 10m durchgeführt werden können. Diese Versuche dienen in erster Linie der Grundlagenphysik, es können aber auch gravimetrische Messungen durchgeführt werden. Aufgrund der großen Fallstrecke und dadurch lange andauernden Fallzeit wird von einer zukünftigen Genauigkeit im Bereich von 1 nm/s² ausgegangen. Bei klassischen transportablen Absolutgravimetern hingegen werden einige 10er nm/s² erreicht. Das VLBAI könnte somit eine Referenz für klassische Gravimeter darstellen. Für diese Versuche und zur Bewertung des Fehlerhaushaltes ist jedoch die Kenntnis des lokalen Schwerefeldes nötig. Dieses wird parallel zur Installation des Großgerätes und darüber hinaus durch gravimetrische Messungen und Vorwärtsmodellierung bestimmt.
    Leitung: Dr.-Ing. Manuel Schilling, Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Team: Dr.-Ing. Manuel Schilling, Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Jahr: 2017
    Förderung: IfE, SFB-1128, EXC-2123 "QuantumFrontiers"
    Laufzeit: 2017-2025
    © M. Schilling
  • Establishing an Advanced Mexican Gravity Standardization Base
    Dieses gemeinsame Forschungsprojekt dient folgenden wissenschaftlichen Hauptzielen: a) Unterstützung der Realisierung eines hochmodernen nationalen Gravitationsstandards in Mexiko, der höchste Genauigkeitsanforderungen in der Messtechnik erfüllt, b) Unterstützung der Schaffung einer Basis für einen nationalen Bezugsrahmen für geowissenschaftliche Zwecke, c) Unterstützung der Verbesserung eines globalen Gravitationspotenzialfeldmodells für die Grundlagenforschung in der Geowissenschaft.
    Leitung: Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Team: Dr.-Ing. Ludger Timmen, Dr.-Ing. Manuel Schilling
    Jahr: 2016
    Förderung: Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig
  • SIMULTAN: Integriertes Geodätisches Überwachungskonzept für Erdfall-induzierte Oberflächendeformation und Massenumlagerung - AP 3.2 (absolute/relative Gravimetrie und Nivellement)
    Prozessorientierte Interpretation unter Nutzung geophysikalischer und geologischer Informationen und Entwicklung eines langfristigen Überwachungskonzeptes durch Anwendung eines iterativen, rückkoppelnden Optimierungsansatz.
    Leitung: Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Team: Dr. Adelheid Weise (LIAG und LUH)
    Jahr: 2015
    Förderung: BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung
  • A mobile absolute gravimeter based on atom interferometry for highly accurate point observations
    Atominterferometer zeigen eine hohe Empfindlichkeit gegenüber inertialen Kräften. Das an der Humboldt-Universität zu Berlin entwickelte Gravimetric Atom Interferometer (GAIN) ist ein mobiles Quantengravimeter, das durch die Interaktion lasergekühlter Rb-87 Atome mit Laserlicht in einer Fontäne die quasi-kontinuierliche Messung absoluter Schwere erlaubt. Im Rahmen der Weiterentwicklung werden Supraleitgravimeter und Laser-Interferometer Absolutgravimeter, die den derzeitigen Stand der Technik darstellen, in Vergleichsmessungen zur Charakterisierung von GAIN genutzt.
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller
    Team: M. Sc. Manuel Schilling
    Jahr: 2012
    Förderung: DFG
    © IFE / M. Schilling
  • Rückführung des Absolutgravimeter FG5X-220 auf SI-Einheiten
    Das Micro-g LaCoste FG5 ist ein Frei-Fall Gravimeter, in dem ein Laserinterferometer in Mach-Zehnder Konfiguration einen entlang der Lotlinie fallenden Reflektor verfolgt. Aus der simultanen Zeit- und Distanzmessung wird der absolute Schwerewert berechnet. Diese Methode der Schweremessung ist unabhängig von externen Referenzen. Die notwendigen Gebrauchsstandards für die Messung, ein Rubidium Oszillator und ein He-Ne Laser, sind in dem Absolutgravimeter integriert, bedürfen aber regelmäßiger Kontrolle.
    Leitung: Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Team: Dr.-Ing. Ludger Timmen, M. Sc. Manuel Schilling
    Jahr: 2012
    © IfE / M. Schilling
  • Gravimetrische Messungen auf der Zugspitze und am Wank (Bayerische Alpen)
    Die geodätische Überwachung von Veränderungen aufgrund des Alpenwachstums und dem Rückgang des Permafrostes erfolgt sowohl mit gravimetrischen als auch mit geometrischen Methoden. An der Zusammenarbeit sind neben dem IfE (Absolut- und Relativgravimetrie, Nivellement) auch die Bayerische Akademie der Wissenschaft (GNSS, Nivellement, Relativgrav., Wank), die TU München (Nivellement, Relativgravimetrie) und das GFZ Potsdam (Supraleitgravimetrie und permanente GNSS Station auf der Zugspitze) beteiligt.
    Leitung: Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Jahr: 2004
    Förderung: IFE, Germany’s Excellence Strategy – EXC-2123 “QuantumFrontiers”, GFZ Potsdam, TU München, Bayerische Akademie der Wissenschaften
    Laufzeit: 2004-2020
  • Fennoskandische Landhebung
    Ein Test- und Anwendungsgebiet für GRACE
    Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller, Dr.-Ing. Ludger Timmen, Dr.-Ing. Heiner Denker
    Team: Dr.-Ing. Olga Gitlein
    Jahr: 2003
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 15.3.2003 bis 28.2.2009
  • Einrichtung von absolutgravimetrischen Punkten auf der Zugspitze, auf dem Wank und und in Garmisch-Partenkirchen
    Alpenstationen zur Messung der Erdschwerebeschleunigung mit dem Absolutgravimeter FG5-220
    Leitung: Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Team: Dipl.-Ing. Olga Gitlein
    Jahr: 2003
  • Absolutschwerestationen in Kollafjordur auf den Färöer Inseln
    Absolutschweremessungen auf Färöer
    Leitung: Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Team: Dr.-Ing. Olga Gitlein
    Jahr: 2003
  • Absolutschweremessungen in Dänemark
    Leitung: Dr.-Ing. Ludger Timmen
    Team: Dr.-Ing. Olga Gitlein
    Jahr: 2003