基于闭环动力学的天琴台倾斜-长度噪声减除与指向抖动
广义相对论与量子宇宙学
2025-10-21 v1 天体物理仪器与方法
仪器与探测器
摘要
天琴台是一项旨在进行引力波探测的空间任务，采用三个位于高地球轨道的无阻尼卫星组成激光干涉观测阵列。一个关键技术挑战是消除倾斜-长度（Tilt-to-length, TTL）耦合噪声，该噪声预计为继激光频率噪声和时钟噪声之后的第三大噪声来源。该噪声在卫星残余角动量、可移动光学子组件（MOSAs）和测试质量（TMs）的存在下不可避免，需要在使用时延干涉仪（TDI）降低前两类噪声后进行减除。以前的工作表明，TTL 耦合系数可从空 TDI 信道 中估计，并用于其他组合的噪声减除。然而，发现相关的 MOSA 偏航抖动对 TTL 校准产生负面影响，残余角动量抖动（包括阻尼控制和指向控制）的实际影响尚未被调查。本文我们使用闭环阻尼控制仿真生成更真实的科学模式抖动，并测试 TTL 校准能力。我们的仿真结果表明，仅旋转一个 MOSA 比对称旋转两个 MOSA 更有利于提高 TTL 系数估计精度，而仅使用高频数据（0.1 - 1 Hz）亦可实现。此外，我们提出两种其他方法进一步提高估计精度。首先，使用不同的空信道组合，如 ，即使在 MOSA 偏航抖动高度相关的情况下，也能提高最小二乘估计精度。其次，注入不同的正弦人工机动也可获益。这些方法有助于天琴台在 TTL 噪声减除后满足 0.3 pm/Hz 的要求。
引用
@article{arxiv.2510.17499,
title = {Tilt-to-length noise subtraction with pointing jitters from closed-loop dynamics for TianQin},
author = {Yuzhou Fang and Dexuan Zhang and Dezhi Wang and Xuefeng Zhang and Huizong Duan and Hongyin Li and Junxiang Lian and Guoying Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.17499},
year = {2025}
}