Satellite Laser Ranging

Satellite Laser Ranging (SLR) ist eine Methode, um mit sehr kurzen Laserpulsen die Entfernung zu Satelliten oder auch zu Weltraumschrott zu messen. Seit 1982 betreibt das IWF am Observatorium Lustbühel eine der weltweit führenden SLR-Stationen.

Die Grazer SLR-Station misst die Entfernung zu Satelliten, die in einer Höhe von bis zu 36000 Kilometern die Erde umkreisen. Dabei können mittels statistischen Auswertungen bei einigen Satelliten Messgenauigkeiten von weniger als einem Millimeter erreicht werden. Die Station misst derzeit zu mehr als 140 verschiedenen Satelliten und stellt die Daten dem internationalen Verband aller SLR Stationen (ILRS - International Laser Ranging Service) zur Verfügung. Diese Messergebnisse dienen unter anderem als Grundlage zur Bestimmung der Rotationsparameter, des Schwerefeldes oder des exakten Zentrums unserer Erde. Da nicht nur diese Genauigkeit, sondern auch die Datendichte und die Zuverlässigkeit der Grazer Daten weltweit seit Jahren an der Spitze liegt, wurde der SLR-Station Graz vor einiger Zeit der Status als Referenz-Laser-Station zuerkannt. Damit ist Graz eine von insgesamt nur fünf weltweiten Referenzstationen.

Die vermessenen Satelliten und Objekte können in vier große Gruppen eingeteilt werden: (1) passive/geodätische Satelliten, (2) Satelliten im nahen Erdorbit, (3) Navigationssatelliten und (4) Weltraumschrott.

Passive / geodätische Satelliten sind kugelförmig, und ihre Bahn um die Erde wird primär von der Gravitation der Erde und nur wenig von anderen äußeren Kräften beeinflusst. Eine meist große Anzahl an Retroreflektoren liefert ein eindeutig identifizierbares Antwortsignal für diese Entfernungsmessungen. Die Entfernungen reichen dabei von ca. 800 km bis 20000 km. Der Haupteinsatzbereich für solche Satelliten sind hochpräzise Erdschwerefeldmessungen.

Forschungssatelliten im nahen Erdorbit befinden sich in Entfernungen von ca. 450-1350 km. Ihr Einsatzbereich ist vielschichtig und reicht von der Berechnung von Eismassenvolumen über hochauflösende Radarbilder bis hin zu Messungen der Meeresströmungen. Für diese Satelliten ist die genaue Vermessung ihres Orbits wesentlich, wie sie durch Lasermessungen erfolgen kann.

Neben den bekannten amerikanischen und europäischen Satellitensystemen GPS und Galileo besitzen auch China, Russland und Indien eigene Navigationssatelliten. Die Entfernungen zur Erde variieren zwischen 20000 und 36000 km, ihre Masse beträgt zwischen 600 und 1400 kg. Sie dienen unter anderem der genauen Positionsbestimmung und Navigation auf der Erde.

Der wissenschaftliche Schwerpunkt der Grazer SLR-Station ist derzeit die Laser-Entfernungsmessung zu Weltraumschrott. Sie liefert genauere Daten für wesentlich verbesserte Orbit-Vorhersagen. Dadurch könnten Ausweichmanöver in Zukunft deutlich präziser koordiniert werden oder auch gänzlich entfallen.