Berner messen Satellitenbahn auf zwei Zentimeter genau

Am 5. Oktober 2008 wird der ESA-Satellit GOCE («Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer») im russischen Plesetsk gestartet. GOCE soll das Gravitationsfeld der Erde mit bisher unerreichter Genauigkeit vermessen. Daraus können wichtige Beiträge zum besseren Verständnis von Prozessen, die in und auf der Erde ablaufen, abgeleitet werden. So ist das Gravitationsfeld zum Beispiel ein wichtiger Faktor bei der Klimaforschung. Seine präzise Bestimmung erlaubt, Änderungen der Dichte der Erdkruste zu messen, geophysikalische Prozesse in dieser Kruste zu verstehen und Veränderungen der Eismassen an den Polen zu erfassen. Die Daten ermöglichen auch ein besseres Modellieren von Ozeanströmungen. Viele dieser Informationen sind wichtige Bausteine in Modellen, welche die Entwicklung des globalen Klimas für die Zukunft vorhersagen sollen.

Uni Bern berechnet die Bahn des Satelliten

Ein Zusammenschluss von zehn Institutionen und Universitäten aus ganz Europa hat von der ESA den Auftrag bekommen, die Messdaten der komplexen Satellitenmission auszuwerten. Das Projekt kostet 7,8 Mio. Euro und wird durch das Institut für Astronomische und Physikalische Geodäsie der Technischen Universität München gemeinsam mit dem Niederländischen Raumforschungsinstitut in Utrecht koordiniert. Das Astronomische Institut der Universität Bern (AIUB) wird für die präzise Bestimmung der Umlaufbahn des neuen Satelliten verantwortlich sein. «Dafür werden die Daten eines auf dem Satelliten mitfliegenden GPS-Empfängers verwendet, woraus die Umlaufbahn mit einer Genauigkeit von besser als zwei Zentimetern bestimmt werden kann», erklärt Heike Bock vom AIUB. Die Genauigkeit der berechneten Bahnen wird routinemässig durch direkte Distanzmessungen zum Satelliten, unter anderem vom Observatorium Zimmerwald bei Bern aus, überprüft. Diese präzise Bestimmung der Satellitenbahn ist erforderlich, um die Parameter des Gravitationsfeldes der Erde aus den Messungen des sogenannten Gradiometers berechnen zu können. Dieses komplexe Präzisionsinstrument, das Herzstück der Mission, misst kleinste Beschleunigungsdifferenzen. Die Bahnbestimmung für diesen Satelliten ist eine besondere Herausforderung, da er in einer sehr geringen Höhe von lediglich 260 Kilometern über dem Erdboden auf einer fast polaren Bahn um die Erde kreisen wird. Eine solche Bahn ist notwendig, um eine optimale Empfindlichkeit der Messsysteme für das Gravitationsfeld zu erreichen.

Berner Software wird weltweit eingesetzt

Das AIUB nimmt seit vielen Jahren weltweit eine führende Position im Bereich der Auswertung von GPS-Daten und der präzisen Bestimmung von Satellitenbahnen ein. Zu diesem Zweck wird seit etwa 20 Jahren ein Softwarepaket, die «Bernese GPS Software», kontinuierlich weiterentwickelt. Es wird inzwischen in etwa 300 anderen Universitäten und Institutionen weltweit zur Auswertung von GPS-Messungen mit höchsten Genauigkeitsansprüchen eingesetzt. Das Institut betreibt ausserdem, unterstützt vom Bundesamt für Landestopographie, in Zimmerwald eine der weltweit modernsten Einrichtungen zur Vermessung von Satellitenbahnen mit Hilfe von Laserdistanzmessungen.