基于ACES频链三频组合的引力红移检验公式
天体物理仪器与方法
2021-08-04 v1 地球与行星天体物理
摘要
空间原子钟组合(ACES)是欧空局一项主要利用空间与地面高性能原子钟检验引力红移的任务。该实验的关键在于其双向微波链路(MWL)，该链路使用13.475 GHz(Ku波段)的上行载波频率以及14.70333 GHz(Ku波段)和2248 MHz(S波段)的下行载波频率来传递时间与频率。基于时间比对的公式已研究十余年。然而，采用频率比对而非时间比对来检验引力红移具有优势。为此，我们基于ACES与地面站之间三条独立MWL的频率偏移测量，提出了一种三频组合(TFC)方法。潜在科学目标要求原子钟稳定度至少达到/天，因此我们必须考虑多种效应，包括多普勒效应、二阶多普勒效应、大气频率偏移、潮汐效应、大气折射引起的效应以及Shapiro效应，精度水平达数十厘米。ACES载荷将按原计划于2021年中发射，本研究提出的公式将能够以至少的精度水平检验引力红移，比当前的精度水平提高一个数量级以上。
引用
@article{arxiv.2008.06691,
title = {Formulation to test gravitational redshift based on the tri-frequency combination of ACES frequency links},
author = {Xiao Sun and Wen-Bin Shen and Ziyu Shen and Chenghui Cai and Wei Xu and Pengfei Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.06691},
year = {2021}
}