Bundesamt für Kartographie und Geodäsie

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Die Laser-Messsysteme

Um Entfernungen mit Lasern zu messen, werden kurze Lichtpulse in den Weltraum ausgesendet. Ziel sind Reflektoren auf dem Mond oder an Satelliten. Das Licht wird von den Reflektoren zurückgeworfen und an der Messstation wieder detektiert.

Bild zeigt das Wettzell Laser Ranging System (WLRS)

Am Geodätischen Observatorium Wettzell betreiben wir zwei Laserentfernungsmesssysteme. Mit dem Wettzell Laser Ranging System (WLRS), das seit 1990 in Betrieb ist, können Entfernungen zu Satelliten sowie zum Mond gemessen werden. Das Satellite Observing System Wettzell (SOS-W) ist seit 2015 in Betrieb und besonders für schnelle Satelliten in niedrigen Orbits ausgelegt. Beide Systeme können die Entfernung eines Satelliten, der die Erde in 20.000 Kilometern Höhe umkreist, auf unter einen Zentimeter genau bestimmen.

Das WLRS

Das WLRS ermöglicht Entfernungsmessungen zu künstlichen Erdsatelliten sowie zum Mond und liefert dadurch Beiträge zum ITRF, zur Bestimmung von Satellitenbahnen und für die Ermittlung der Polkoordinaten und -bewegung. Das WLRS ist seit 1990 in Betrieb. Es ist konzipiert worden, um Entfernungen sowohl zu Satelliten als auch zum Mond zu messen. Dafür ist es mit einem einzigen Teleskop ausgestattet, damit der optische Weg für den Sende- und Empfangsstrahl identisch ist. Das ist eine Grundvoraussetzung zum Treffen weit entfernter Ziele wie dem Mond. Die Umschaltung zwischen Sende- und Empfangsweg erfolgt durch eine teilverspiegelte, rotierende Scheibe.

Technische Daten

Teleskop

  • 75 cm Zeiss-Teleskop auf einer Alt/Az-Montierung zum Senden und Empfangen
  • Positionsgenauigkeit 0,5 arcsec
  • Strahldivergenz 2-8 arcsec (1-4 cm/km)

Pulslaser

  • Nd:YAG-Laser mit drei Verstärkerstufen
  • Einzelpuls-Energie von 180 mJ (bei 532 nm) bzw. 360 mJ (bei 1064 nm)
  • Pulslänge 50 ps
  • 20 Pulse pro Sekunde

Detektoren

  • 6 Ports für den Anschluss verschiedener Empfänger
  • ein Mikrokanal-Photomultiplier (MCP) mit 30 ps Jitter und Mehrphotonenauflösung
  • eine Infrarot Lawinenphotodiode (IR APD)
  • eine hochempfindliche APD
  • eine Streakkamera

Laufzeitmessung

  • Event Timer mit 5 ps Auflösung
  • Systemgenauigkeit etwa 1 cm

Beobachtungsstatistik

Seit 1991 wird im Dreischichtbetrieb (24 Stunden pro Tag, 7 Tage pro Woche) beobachtet. Die folgende Grafik zeigt die monatliche Anzahl der gemessenen Satellitendurchgänge in einem Jahr:

Bild zeigt die monatliche WLRS-Beobachtungsstatistik WLRS-Beobachtungsstatistik WLRS-Beobachtungsstatistik

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