Lasersatellit
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Als Lasersatellit wird ein künstlicher Erdsatellit bezeichnet, der an seiner Oberfläche mit einer größeren Zahl reflektierender Prismen ausgestattet ist, die eine genaue Distanzmessung zur Erde ermöglichen.
Wird der Satellit vom Laserstrahl einer Satelliten-Beobachtungsstation getroffen, so werfen die Prismen den Strahl zur Bodenstation zurück, wo seine Laufzeit gemessen werden kann.
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[Bearbeiten] Probleme des Satellite Laser Ranging
Die entsprechende Messtechnik wurde bereits Anfang der 1960er Jahre innerhalb des amerikanischen Explorer-Programms erprobt, konnte aber erst um 1970 in die Praxis der Satellitengeodäsie Eingang finden. Einerseits konnte man die Satellitenbahnen nur unzureichend vorherrechnen, andrerseits waren die Intervallzähler für die Zeitmessung noch nicht präzise genug und die Zahl der reflektierten Lichtquanten für hohe Satelliten zu gering. Niedrigere Bahnen wiederum bedeuten, dass der Satellit zu rasch über den Himmel läuft (Durchgänge von nur wenigen Minuten) und seine Bahn für eine verläßliche Ephemeride nicht stabil genug ist.
Den Durchbruch brachte erst eine verbesserte Steuerungs- und Lasertechnik, kombiniert mit einer genau eingegrenzten und programmierten Torzeit des Empfänger-Teleskops.
Um die aufwendige Meßtechnik voll nützen zu können, muss die Satellitenbahn sehr stabil sein. Daher baut man Lasersatelliten mit einem Kern aus Schwermetall (beispielsweise Blei), sodass bereits ein Fußballgroßer Satellit wie Starlette fast 50 kg wiegt. Er erleidet dadurch nur geringe Bahnstörungen durch nicht-gravitative Kräfte (Hochatmosphäre, Lichtdruck, Sonnenwind etc.) und die Bahn kann genauestens bestimmt werden - z.B. für Satellitentriangulation oder zur Berechnung des Erdschwerefeldes.
[Bearbeiten] Wichtigste Lasersatelliten
Von den etwa 20 seit 1970 gestarteten Lasersatelliten sind die wichtigsten:
- LAGEOS (Laser Geodynamics Satellite, USA 1975), ca. 5.000 km hohe Polarbahn, daher Lebensdauer mehrere Jahrtausende, Durchmesser 60 cm, Masse 436 kg (siehe obiges Bild)
- Starlette (Frankreich, 1975), Bahnhöhe derzeit ca. 900-1100 km, Größe ~20 cm, 50 kg
- Explorer 19 (?)bzw. 24, Explorer 29, drei Testsatelliten ab 1965 zur Entwicklung der SLR-Technologie
- LAGEOS 2 (Italien, 1992), ident mit dem orig. LAGEOS, Start im Zuge der NASA-Space Shuttle-Mission STS-52
- Stella (ident mit Starlette), Start 1993 mit europ.Trägerrakete Ariane
- ein bulgarischer Satellit (um 1985) und zwei japanische Lasersatelliten.
Die Genauigkeit erreichte Mitte der 1970er-Jahre etwa 1 Meter, heute ist sie im Millimeter-Bereich angelangt, sodass die Form des Satelliten bereits eine große Rolle spielt. Wenn das Laserecho stark genug ist, misst die Apparatur nur die ersten der zurückkommenden Photonen. Bei Tagbeobachtungen - die seit 5-10 Jahren möglich sind - wird auch eine größere Zahl der Reflexe analysiert. Die vom Boden ausgesandten Lichtblitze haben eine Länge von nur noch wenigen Zentimetern (30 cm entsprechen einer Nanosekunde) und eine kurzfristige Energie im Bereich Gigawatt. Deshalb muss die Beobachtungstätigkeit mit der Flugsicherung genau abgesprochen sein, zusätzlich gibt es aber eine Abschaltautomatik, sollte ein Flugzeug dennoch in Strahlnähe geraten.
[Bearbeiten] Siehe auch
- Bündelung und Aberration des Meßstrahls, Zeitmessung, Zeitzeichendienst
- Hochziel, Stellartriangulation, Pseudoranging, Geoid- und Bahnbestimmung
- IERS und ILRS (internationale Dienste für Erdrotationsparameter und Satellite Laser Ranging
