berichte 2011 - Förderergesellschaft der Geodäsie und ...

38
ZUKUNFTSKONZEPTE FÜR S CHWEREFELDSATELLITENMISSIONEN (FUTURE MISSIONS) –
SENSORANALYSE UND F EHLERBUDGETIERUNG (BMBF, PHILLIP B RIEDEN)
Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Konzepten für zukünftige
Schwerefeldsatellitenmissionen. Im Verlauf des Projektes wurden 4 Missionsszenarien
ausgewählt, die im vergangenen Jahr sowie in der restlichen
Projektlaufzeit (bis Mitte 2012) genauer untersucht werden. Alle basieren
auf zwei Satellitenkörpern, deren Abstand sowie Abstandsänderungen
(wie bei GRACE) die Bestimmung von Schwerefeldvariationen ermöglichen.
Unterschiede zwischen den verbleibenden Konzepten treten im
Wesentlichen in puncto Orbit-Wahl, aber teilweise auch in puncto Instrumentarium
auf.
Im vergangenen Jahr wurde damit begonnen, anhand der Missionskonzepte
erste Schwerefeldsimulationen durchzuführen. Um diese möglichst
realitätsnah zu gestalten, wurden Zeitreihen mit farbigem Sensorrauschen
generiert. Die Summe aus fehlerfreien Sensorzeitreihen und den Rausch-
Zeitreihen ist in die Schwerefeldsimulation
eingeflossen und zeigen das Potenzial der
zukünftigen Missionen.
GRACE FOLLOW-ON - AUSSCHNITT DES LASER-
STRAHLENGANGES AN BORD EINES SATELLITEN, DIE
VERÄNDERUNG DER RELATIVEN LAGE ZWISCHEN
LOKALEM UND VOM ANDEREN SATELLITENKÖRPER
KOMMENDEN LASER AUF EINER FOTODIODE IST
PROPORTIONAL ZUR LAGEÄNDERUNG DES SATELLI-
TEN (QUELLE: AEI)
Eine der weiter untersuchten Missionsszenarien
ist ursprünglich in der QUEST
Taskgroup 7 (Next Generation Gravity
Field Mission) entstanden und am IfE weiterentwickelt
worden: OPTIMA – OPTical
interferometry for global MAss change
detection. Sie gilt als besonderes Zukunftskonzept,
da hier Lasersensorik sowohl zur
Abstandsmessung zwischen beiden Satellitenkörpern
als auch zur Auslesung von
Gradiometer-Testmassen an Bord eines
Satelliten zum Einsatz kommen soll. Auch
für die weiteren Konzepte soll die Entfernungsmessung
in Zukunft mit einem Laserinterferometer
statt wie bisher über Mikrowelle
erfolgen.
Ende 2011 ist die endgültige Entscheidung gefallen, eine GRACE Nachfolgemission
zu starten. Diese wird erneut in amerikanisch-deutscher Kooperation
erarbeitet und soll den Namen ‚GRACE Follow-On‘ tragen. Es handelt
sich im Wesentlichen um eine GRACE-Kopie, wobei als zusätzliches
Messinstrument ein Demonstrator zur Laser-Entfernungsmessung zwischen
den Satelliten zum Einsatz kommen soll. Dieses so genannte Laser
Ranging Instrument (LRI) wird am AEI (Albert Einstein Institut) in Hannover
entwickelt. Neben einer Vielzahl von Herausforderungen, die damit
an die Satellitensteuerung gestellt werden, liefert das LRI neben präzisen
Abstandsänderungen zwischen den Satellitenkörpern auch Informationen
zu Lageänderungen in Nick- und Gierwinkel (siehe Abbildung), deren
Kombination mit anderen Lagesensoren Gegenstand aktueller Untersuchungen
ist.