Messungen im Kilohertz-Bereich

23. Oktober 2006, 15:09
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Eigenrotation dreier Satelliten wird an der Laserstation des Observatoriums Graz-Lustbühel ermittelt

Graz - An der Laserstation des Instituts für Weltraumforschung am Observatorium Graz-Lustbühel sind erstmals die Drehbewegungen dreier Satelliten errechnet worden. Mittels Laserdaten wurden die Eigenrotation des japanischen Satelliten "Ajisai", der amerikanischen Forschungssonde "Gravity Probe-B" und des 1976 von der NASA ins All gebrachten "Lageos 1" berechnet und somit bisherige Beschreibungen überprüft. Während "Ajisai" zwei Sekunden für die Drehung um die eigene Achse braucht, benötigen "Gravity Probe-B" bereits 77,5 und "Lageos 1" 5.000 Sekunden.

Exakte Bestimmung von Umlaufbahnen, Kontinentaldriften und Erdrotationsparametern

Seit 1982 werden von der Laserstation mit Hilfe kurzer Laserpulse die Entfernungen zu Satelliten gemessen, seit Oktober 2003 als bisher einzige Station weltweit sogar bis zu 2.000 Mal pro Sekunde. Etwa 30 Satelliten beobachte man zur Zeit, so Stationsleiter Georg Kirchner. Die Genauigkeit der Messungen liege bei zwei bis drei Millimeter und ermögliche u. a. die exakte Bestimmung von Umlaufbahnen, Kontinentaldriften und Erdrotationsparametern. "Graz ist die einzige Station, die im Kilohertz-Bereich arbeiten kann", berichtete Kirchner. Weltweit gebe es etwa 30 bis 40 solcher Stationen, die mit fünf bis zehn Hertz arbeiten.

Berechnung langsam drehender Flugkörper gelungen

Aus den Daten kann auch die Eigenrotation der Raumflugkörper berechnet werden, was nun am Grazer Institut für drei Satelliten durchgeführt wurde. Zwar wurde diese Drehbewegung schon zuvor berechnet, "aber nur bei einem Satelliten, der sich sehr schnell drehte", so Kirchner. Jetzt sei die Berechnung auch bei mehreren und langsam drehenden Flugkörpern gelungen, außerdem konnten Drehrichtung und die Lage der Achse bestimmt werden.

Abnahme der Eigenrotation

Der japanische "Ajisai" mit rund 2,15 Meter Durchmesser umrundet seit 1986 in 1.600 Kilometern Höhe die Erde und dreht sich alle zwei Sekunden einmal um die eigene Achse. Durch Analyse der Lasermessungen von 1,5 Jahren wurde dabei eine Abnahme der Eigenrotation um 0,00779 Hertz pro Jahr festgestellt. "Schaut man von oben auf den Nordpol und sieht den Satelliten von oben, dreht sich die Erde gegen den Uhrzeigersinn und der Flugkörper mit", berichtete Kirchner.

Mission: Messung noch nicht nachgewiesener Effekte der Relativitätstheorie

Langsamer rotiere die US-Forschungssonde "Gravity Probe-B". Sie umkreist die Erde in rund 600 Kilometern Höhe und misst noch nicht nachgewiesene Effekte der Allgemeinen Relativitätstheorie. Für eine Umdrehung benötigt die Sonde rund 77,5 Sekunden. "Der Satellit ist fix im Raum orientiert, ausgerichtet auf einen Fixstern. Wenn man ihn von hinten ansieht, ist die Drehrichtung im Uhrzeigersinn ausgerichtet", erklärte der Stationsleiter.

5.000 Sekunden

Die Eigenrotation von "Lageos 1" ist schon fast vollständig zum Stillstand gekommen. Für eine einzige Umdrehung braucht der laut Kirchner kugelförmige, über 400 Kilogramm schwere Satellit mit einem Durchmesser von rund 60 Zentimetern über 5.000 Sekunden. Bisher hätte man z.B. das Verhalten kugelförmiger Körper zwar beschreiben, nicht aber überprüfen können, so Kirchner. (APA)

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    Während "Ajisai" zwei Sekunden für die Drehung um die eigene Achse braucht, benötigen "Gravity Probe-B" (hier im Bild) bereits 77,5 und "Lageos 1" 5.000 Sekunden.

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