Dopplerverfahren (DORIS)

Satelliten- und Bodensegment des DORIS-Systems Quelle: IGN

Dopplerverfahren beruhen auf der Auswertung der Dopplerverschiebung einer konstanten Frequenz zwischen einem Satelliten und einer Bodenstation. Damit die Ergebnisse besonders genau werden, sendet die Antenne Signale auf zwei Frequenzen aus. In der Umlaufbahn werden sie von speziellen Messeinheiten auf den Satelliten registriert. Die Bewegung der Satelliten verursacht durch den Dopplereffekt eine Veränderung der Frequenzen der aufgezeichneten Radiowellen. Die Frequenz erhöht sich, wenn der Satellit sich nähert und verringert sich, wenn er sich von der Bodenstation entfernt. Aus dieser Frequenzverschiebung können die Bahn und die Geschwindigkeit des Satelliten abgeleitet werden. Die Messdaten werden zur Erde gesendet.

Bei dem französischen DORIS System sendet eine Bodenstation zwei Signale mit Frequenzen von 401 und 2036 MHz aus, die im Satelliten empfangen und ausgewertet werden. Die unterschiedlichen Frequenzen dienen der Korrektur von Laufzeitverzögerungen in der Ionosphäre.

Das DORIS-System besteht aus Empfangseinheiten in derzeit sechs Satelliten (Cryosat-2, Hy-2A, Jason-3, Saral, Sentinel-3A, Sentinel-3B), einem weltweiten Netzwerk von 50-60 Sendestationen, wenigen Empfangsstationen für die Telemetrie und einem Kontrollzentrum in Toulouse.

Bodenstationen des DORIS-Netzwerks Quelle: https://ids-doris.org

Mission

Aus den Dopplerverschiebungen lassen sich die Bahnparameter von LEO-Satelliten und die Koordinaten der Bodenstationen herleiten.

Präzise Satellitenbahnen sind Grundlage für:

Prinzip der Satellitenaltimetrie Quelle: IGN

• Meereshöhenmessungen (Altimetrie) für die Bestimmung des mittleren Meeresspiegels, der Ozeantopographie, der Gezeitenparameter, von Strömungen, Wellenhöhen, ...
• die Bestimmung des globalen Schwerefeldes

Die Stationskoordinaten dienen vor allem

• der Erhaltung Internationaler Referenzsysteme
• der Bestimmung der Polbewegung
• der Messung von Krustenbewegungen (Tektonik)