Fraunhofer IZM entwickelt Atomgravimeter für Drohneneinsatz
Das Berliner Forschungsinstitut Fraunhofer IZM entwickelt gemeinsam mit dem australischen Quantentechnologie-Unternehmen Nomad Atomics ein kompaktes Atomgravimeter für künftige Messungen aus der Luft. Das geht aus einer Mitteilung des Instituts vom 25. August hervor. Im Forschungsprojekt QuoGkA wollen die Partner bislang schwere und überwiegend stationäre Systeme so weit verkleinern, dass sie perspektivisch auf Drohnen eingesetzt werden können.
Optische Funktionen auf rund 50 Quadratzentimetern
Für das mobile Messsystem entwickelt das Fraunhofer IZM eine elektro-optische Leiterplatte aus Glas. Sie soll optische Komponenten, die bislang einzeln aufgebaut werden, auf einer Fläche von rund 50 Quadratzentimetern konzentrieren. Einen wichtigen Entwicklungsschritt hat das Projektteam nach Angaben des Instituts bereits mit den integrierten Lichtwellenleitern erreicht. Dafür realisierte das Fraunhofer IZM erstmals Single-Mode-Wellenleiter mit einer Zielwellenlänge von 780 Nanometern in einem industriellen Prozess mit kommerziellem Dünnglas.
Ein Multimode-Interferenzkoppler und ein Evaneszenz-Koppler übernehmen die Aufteilung der Lasersignale. Ein elektro-optischer 1-zu-n-Schalter steuert deren weitere Verteilung. Der Schalter basiert auf einem Polymer des deutschen Start-ups Hyphox und kann das Lasersignal auf einen von vier Kanälen lenken. Eine Rubidium-Gaszelle aus Glas soll die Plattform vervollständigen. Das Projektteam will sie per Laserschweißverfahren fertigen und dabei die optischen Elemente zur Strahlformung direkt in die Zelle einbauen.
Mobile Messungen für Rohstoffsuche und Umweltforschung
Atomgravimeter nutzen ultrakalte Rubidiumatome, um selbst geringe Veränderungen der Erdanziehung zu erfassen. Aus den Messdaten lassen sich Rückschlüsse darauf ziehen, was sich unter der Erdoberfläche befindet. Für Einsätze im Feld sind heutige Geräte allerdings nur bedingt geeignet: Kommerzielle Atomgravimeter bringen nach Angaben des Fraunhofer IZM teils mehr als 100 Kilogramm auf die Waage. Im Projekt QuoGkA wollen die Partner Gewicht und Abmessungen deshalb deutlich reduzieren und die Messtechnik aus dem Labor herausbringen.
Einsatzmöglichkeiten ergeben sich unter anderem in der Geophysik, der Rohstofferkundung und der Wasserwirtschaft. Langfristig soll das System klein genug für den Einsatz auf einer Drohne werden. Messungen ließen sich laut Fraunhofer damit künftig auch in Regionen durchführen, die für heutige Messsysteme nur schwer zugänglich sind.
Das Forschungsprojekt ist bis zum 31. Juli 2027 angesetzt und wird im Rahmen des Berliner Förderprogramms ProFit unterstützt.
