Alle Laserstationen arbeiten normalerweise mit Schussraten von 10 Hz oder weniger. Aber schon ab 1999 wurde das Grazer SLR-System für eine kHz-Operation vorbereitet; seit Oktober 2003 nunmehr ist dieses 2 kHz Photon-Counting-System in Graz operationell – und Graz weltweit noch immer die einzige kHz SLR Station!
Der frühere 10 Hz Nd:YAG Laser (35 ps Pulse, 35 mJ @ 532 nm pro Schuss) wurde durch ein 2 kHz, DPSS („Diode Pumped Solid State“) Nd:Vanadate Laser System ersetzt, das einen SESAM Seed Laser mit einem regenerativen Verstärker, und einen zusätzlichen Nach-Verstärker verwendet. Dieser Laser liefert 400 µJ @ 532 nm je Schuss, mit einer Pulslänge von 10 ps FWHM. Wegen der geringen Schussenergie erhalten wir nur einzelne Photonen von höher fliegenden Satelliten (wie Lageos oder höher). Von niederen Low Earth Orbiters (LEOs) erhalten wir auch Multi-Photon-Echos, wodurch wir nahezu 100% Return-Raten erreichen.
Zur Detektion einzelner Photonen wird an der Grazer Station eine C-SPAD (Single Photon Avalanche Diode, Peltier cooled) mit Time-Walk-Kompensation verwendet. Dieser Detektor wird von einen Range Gate Generator mit einer Auflösung von 500 ps angesteuert, der in einem FPGA-Chip programmiert ist. Ein Event Timer misst die Laufzeit des Photons mit einer Auflösung von 1.2 ps. Das System kann bis zu 300 Schüsse gleichzeitig verarbeiten.
Die Einzelschuss-Genauigkeit dieses Systems ist etwa 2-3 mm für Satelliten mit niedriger Signatur. Wegen der hohen Datendichte bei den Normal Points – bis zu 100.000 Messungen von festgelegten Zeitintervallen werden zu einem Single Point zusammengefasst – bietet dieses System eine prinzipelle Genauigkeit von weit unter 1 mm.
Wegen der hohen Datendichte und der erzielbaren Einzelschussgenauigkeit kann das Grazer kHz SLR System einzelne Retroreflektoren bei vielen Satelliten unterscheiden. Dadurch kann man z.B. nur die Echos des am nächsten liegenden Reflektors auswählen, wodurch der mittlere Reflexionspunkt am Satelliten sehr viel besser definiert werden kann. Das wiederum verbessert insgesamt die Genauigkeit. Zusätzlich ist es auch möglich, die Rotation passiver sphärischer Satelliten abzuleiten.
Weitere Informationen sind in drei Vorträgen zu finden, die auf dem 14. internationalen Workshop on Laser Ranging, San Fernando, Spanien, 7.-11. Juni, 2004 gehalten wurden:
