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Laserentfernungsmessung

eine Methode zur Bestimmung des Abstands Erde-Mond sowie zur Positionsbestimmung von Satelliten (Satellitengeodäsie) nach dem Puls-Echo-Verfahren (also mit einer Laufzeitmessung). Hierzu werden seit 1969 von Messstationen auf der Erde Lichtpulse von ca. 200 ps Dauer mit leistungsstarken Neodymlasern erzeugt und auf mehrere bei Mondmissionen auf der Mondoberfläche positionierte Reflektoren ausgerichtet. Die Laserstrahlen werden stark aufgeweitet (auf etwa 75 cm Strahldurchmesser), um eine äusserst geringe Strahldivergenz zu ermöglichen. Trotzdem bedeckt der Strahl auf dem Mond bereits eine Fläche von rund 20 km2. Da die wirksame Reflektorfläche nur etwa 1 m2 beträgt und der Strahl auf dem Rückweg zur Erde noch einmal stark an Intensität verliert, benötigt man sehr leistungsfähige Laser und Nachweissysteme, um überhaupt noch ein nachweisbares Signal auf der Erde zu erhalten. Die erreichbare Genauigkeit der Zeitmessung (unter 10-10 s) erlaubt eine Genauigkeit der Entfernungsmessung von unter einem Zentimeter und soll bis auf wenige Millimeter verbessert werden. Zur Auswertung der Daten und der Berechnung der Mondbahn, d.h. der Positionsbestimmung zu beliebigen Zeitpunkten, müssen die Allgemeine Relativitätstheorie verwendet und alle grösseren Körper des Sonnensystems einbezogen werden. Auch die Auswirkungen der Gravitation der Sonne auf die Lichtausbreitung (Laufzeitverlängerung, Strahlkrümmung) ebenso wie die Kontinentaldrift und die Gezeitenverformung der Erde sind bei diesen Genauigkeiten zu berücksichtigen.

 

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