Satellitengeodäsie

Die Aufgaben der Satellitengeodäsie sind vielfältiger, als es der Name vermuten läßt. Besser trifft es der englische Begriff Space Geodesy, für den es jedoch keine direkte deutsche Entsprechung gibt. Genutzt werden nämlich nicht nur Messungen von, zu oder zwischen künstlichen Erdsatelliten, sondern auch Beobachtungen zu natürlichen Himmelskörpern wie dem Mond und sogar zu Objekten außerhalb unseres Sonnensystems.

Geodäten nutzen zahlreiche Raumverfahren für die Erdbeobachtung

Eine der zentralen Aufgaben der Satellitengeodäsie besteht darin, erd- und raumfeste Bezugssysteme als Grundlage für andere Disziplinen bereitzustellen. Erdfeste Bezugssysteme werden durch dauerhaft vermarkte Punkte an der Erdoberfläche realisiert, denen geozentrische Stationskoordinaten und -geschwindigkeiten zugewiesen werden. Ein raumfester Bezugsrahmen setzt sich dagegen aus den Koordinaten extraterrestrischer Radioquellen (sog. Quasare) zusammen, die vereinfacht als unendlich weit entfernt und punktförmig betrachtet werden.

Zur Bestimmung dieser Bezugsrahmen werden verschiedene Beobachtungsverfahren eingesetzt, die sog. Geodätischen (Welt-)Raumverfahren. Zur größten Bekannheit haben es wohl die Globalen Satellitennavigationssysteme (GNSS) gebracht, zu denen GPS und Galileo zählen. Daneben werden Laserabstandsmessungen zu Satelliten (Satellite laser ranging SLR) bzw. zu Reflektoren auf dem Mond (Lunar laser ranging LLR) vorgenommen, Unterschiede in der Ankunftszeit von Quasarsignalen an VLBI-Teleskopen (Very long baseline interferometry) gemessen oder Dopplermessungen zu DORIS-Satelliten (Détermination d'orbite et radiopositionnement intégrés par satellite) durchgeführt. Schließlich existiert die Satellitenaltimetrie zur Messung des Abstands zwischen Satellit und Meeresoberfläche sowie zahlreiche weitere Satellitenmissionen mit speziellen Aufgabenstelllungen.

Neben den beiden Bezugsrahmen sind auch die Erdrotationsparameter von größtem Interesse, die gleichzeitig die Transformation zwischen erd- und raumfestem Bezugssystem ermöglichen. Diese beschreiben kleinste Abweichungen der Lage der Erdrotationsachse von ihrer "Sollposition" sowie der Rotationsgeschwindigkeit von einem konstanten Wert. Zentrale Bedeutung bei der Bestimmung dieser Parameter besitzt die VLBI, die als einziges Beobachtungsverfahren Zugang zu den Quasaren und damit zum raumfesten Bezugssystem hat.

Für alle Verfahren, bei denen Satelliten zum Einsatz kommen (GNSS, SLR, DORIS, etc.), spielt der genaue Ort des Satelliten zum Beobachtungszeitpunkt eine wichtige Rolle. Bei der sog. Bahnbestimmung müssen möglichst alle Störkräfte, die auf den Satelliten einwirken, bestmöglich modelliert werden. Umgekehrt lassen sich aus einer gestörten Satellitenbahn Rückschlüsse auf Gestalt und Dichteeigenschaften der Erde ziehen, was Aufgabe der Erdmessung ist.