有史以来第一次，超冷原子云在探空火箭上被成功制造出来。MAIUS任务证明了量子光学传感器甚至可以在太空这样的恶劣环境中工作——这是找到最具挑战性的基础物理学问题答案的先决条件，也是日常应用的重要创新驱动因素。
根据阿尔伯特·爱因斯坦的等效原理，无论物体的性质如何，它们都以相同的速度受到地球引力的加速。这个原理同样适用于石头、羽毛和原子。在微重力条件下，可以进行非常长时间和精确的测量，以确定不同类型的原子在地球引力场中是否真的“同样快地下落”——或者我们是否必须修改我们对宇宙的理解。
作为国家联盟的一部分，费迪南-布劳恩研究所，莱布尼兹-霍夫斯特频率技术研究所(FBH)和柏林洪堡大学(HU)在量子物体微观世界中测试等效原理方面迈出了历史性的一步。在2017年1月23日发射的MAIUS任务中，太空中首次产生了纳米开尔文冷铷原子云。这片云被冷却了激光使得原子最终形成了一个单一的量子物体——玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)。
在诺贝尔奖得主康奈尔、凯特勒和威曼在超冷原子方面取得突破性成果20多年后，对探空火箭任务数据的初步评估表明，这样的实验也可以在恶劣的太空运行条件下进行——早在1995年，在一个特殊的实验室环境中，需要客厅大小的设备。如今的量子光学传感器只有冰柜那么小，即使在经历火箭发射带来的巨大机械和热应力后也能完全工作。这一开创性的任务为量子传感器在太空中的应用开辟了道路。未来，科学家们希望利用量子传感器技术来应对现代物理学最大的挑战之一:将引力与其他基本相互作用(强、弱、电磁力)统一在一个统一的理论中。与此同时，这些实验是广泛应用创新的驱动因素，从惯性(非gps参考)导航到用于确定地球形状的太空大地测量。
MAIUS激光系统首次在太空中成功地产生了玻色-爱因斯坦凝聚态。它大约和一个鞋盒一样大，质量27公斤。FBH的激光模块集成在散热器的底部，顶部的模块用于进一步处理将传输到主实验的光。来源:Humboldt-Universität zu Berlin
对于这一任务，FBH已经开发了混合微集成半导体激光模块，适用于空间应用。这些激光模块，连同第三方合作伙伴提供的光学和光谱单元，已经由HU集成和合格，以提供科学有效载荷的激光子系统。这项由汉诺威莱布尼茨大学协调的任务的结果不仅证明了量子光学实验与超冷原子在太空中是可能的，但也给FBH和HU在真实的操作条件下测试他们的小型化激光系统技术的机会。研究结果也将用于准备未来已经计划发射的任务。然而，MAIUS并不是这两个机构的激光技术在太空中的第一次探空火箭测试;该技术已于2015年4月和2016年1月在FOKUS和KALEXUS实验中的两个探空火箭上成功测试。
微重力条件下的物质波干涉测量
MAIUS任务由德国航天局(DLR)支持，联邦经济事务和能源部提供资金，并在探空火箭上测试星载量子光学传感器的所有关键技术:真空室、激光系统、电子和软件。MAIUS是未来太空任务的一个历史性里程碑，它将充分利用量子技术的潜力。世界上第一次在探空火箭上建立了一个基于铷原子的玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)，并被用于研究空间中的原子干涉计量。基于BECs的量子光学传感器能够使用激光脉冲高精度测量加速度和旋转，为精确确定原子云的位置提供了参考。
紧凑和健壮二极管激光器超冷激光冷却和原子干涉测量系统铷原子在胡大光学计量组的领导下发展。该系统是MAIUS实验操作所必需的，由四个由FBH开发的混合集成主振荡器功率放大器激光器模块组成。主激光器是一种单片分布式反馈(DFB)激光器，它的频率稳定在铷中的一个光跃迁的频率，并产生光谱纯净和高稳定(~ 1 MHz线宽)的光辐射，在780 nm波长的低输出功率。另外三个激光模块的特点是带有脊波导输入段的锥形放大器芯片。这些锥形放大器芯片将DFB激光器的光输出功率提高到1 W以上，而不损失任何光谱稳定性。集成了两个额外的冗余模块。免费的空间采用声光调制器和光学元件根据实验序列产生激光脉冲。激光光脉冲最后通过光纤传输到实验室内。
此外，一个为未来任务设计的激光技术演示器已经集成，由FBH开发的两个微集成半导体扩展腔二极管激光器(ECDL)模块组成。这些模块是专门为未来的原子干涉测量实验所需要的，对激光器的光谱稳定性提出了更严格的要求。
了下:航空+国防
