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World File Search System探空火箭
Tesseract——高稳定性、低噪声磁通门传感器……
摘要。精确的高精度磁场测量对许多应用来说都是一项重大挑战，包括研究空间等离子体的星座任务。仪器稳定性和正交性对于在不进行大量交叉校准的情况下对星座中不同卫星进行有意义的比较至关重要。这里我们描述了 Tesseract 的设计和特性 - 一种专为低噪声、高稳定性星座应用而设计的磁通门磁强计传感器。Tesseract 的设计利用了定制低噪声磁通门芯制造方面的最新发展。六个定制的赛道磁通门芯牢固而紧凑地安装在一个坚固的三轴对称基座内。 Tesseract 的反馈绕组配置为四方 Merritt 线圈，以在传感器内部创建一个大的均匀磁零点，其中磁通门磁芯保持在接近零的磁场中，而不管环境磁场如何，以提高磁芯磁化循环的可靠性。 Biot-Savart 模拟用于优化反馈 Merritt 线圈产生的磁场的均匀性，并通过实验验证其沿赛道磁芯轴线的均匀性在 0.42 % 以内。使用线圈系统内装满干冰的绝缘容器来测量传感器反馈绕组的热稳定性。发现反馈绕组的温度灵敏度在 13 到 17 ppm ◦ C − 1 之间。传感器的三个轴在 −45 至 20 ◦C 的温度范围内保持正交性，误差不超过 0.015 ◦。Tesseract 的核心在 1 Hz 时实现了 5 pT √ Hz −1 的磁本底噪声。Tesseract 将在 ACES-II 探空火箭上进行飞行演示，目前计划于 2022 年底发射，并将再次搭载在 TRACERS 卫星任务上，作为 MAGIC 技术演示的一部分，目前计划于 2023 年发射。
探索太空中超冷原子的极限 - SCARAB Bates
在 MAIUS 探空火箭任务中 [ 1 ] 成功产生和研究了原子玻色-爱因斯坦凝聚态，以及在国际空间站 (ISS) 上持续运行的冷原子实验室 (CAL) 用户设施 [ 2 ] 表明，可以在自由落体实验装置中进行超冷原子物理研究。这些实验利用了真空室内自由演化的超冷原子与真空室本身之间不存在差异重力加速度的情况。也就是说，在没有任何故意施加的力的情况下，量子气体仍然惯性地限制在实验装置的观测体积内。在这些装置内进行的实验充分利用了微重力的特性，例如，可以长时间观测自由膨胀的玻色-爱因斯坦凝聚态气体，通过原子光学操控将这些气体的膨胀能量最小化到皮开尔文能量范围 [ 3 , 4 ]。其他实验则利用微重力为超冷原子施加新的捕获几何形状，即通过射频修整磁捕获势产生的球壳（气泡）势，否则这些原子会因重力下垂而严重扭曲 [ 5 ]。已经设想了一个针对微重力下超冷原子和分子气体的综合研究议程，这一愿景正在指导 CAL 及其潜在升级的开发，以及 NASA 和德国航天局 (DLR) 的玻色-爱因斯坦凝聚态和冷原子实验室 (BECCAL) 联合任务的开发 [ 6 ]。如其他地方所讨论的 [7]，自由落体超冷原子实验装置中的无背景电位环境开辟了几个引人注目的研究方向。这些方向包括开发具有增强询问时间的原子干涉仪并利用惯性将物质波限制在物理对象附近的能力；研究相干原子光学，利用长时间追踪近单色物质波演化的能力；研究新型捕获几何中的标量玻色-爱因斯坦凝聚体；研究大型三维体积和均匀条件下的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体和其他量子气体混合物；研究大范围内强相互作用的原子和分子量子气体