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Lexikon der Geowissenschaften: Laserentfernungsmessung

Laserentfernungsmessung, Entfernungsmessung zu Satelliten; sehr leistungsstarke Meßsysteme messen auch bis zum Mond. Ein Impulslaser generiert eine Folge pikosekundenlanger Laserpulse, die über ein optisches Teleskop auf einen Satelliten gerichtet sind. Das Teleskop wird dem Satelliten nachgeführt. Der Satellit, ausgestattet mit Retroreflektoren, leitet die Laserpulse wieder zurück zur Bodenstation. Hier werden sie vom Teleskop wieder empfangen und auf einen Detektor geleitet. Die Entfernung berechnet sich aus der Laufzeit, multipliziert mit der Lichtgeschwindigkeit. Ein Laufzeitmeßsystem, entweder ein Laufzeitzähler oder ein Event-Timer, erfaßt die Laufzeitdifferenz zwischen den ausgesendeten und empfangenen Laserpulsen. Die Meßgenauigkeit ist abhängig von der Länge des Laserpulses, dem Detektor und dem Laufzeitmeßsystem. Der Einfluß der Atmosphäre (troposphärische Refraktion) wird modellmäßig berücksichtigt. Neuere Laserentfernungsmeßsysteme (z.B. WLRS) nutzen heute zur Bestimmung des atmosphärischen Einflusses simultane Messungen auf zwei unterschiedlichen Wellenlängen. Die Laufzeitdifferenz der in der Wellenlänge unterschiedlichen Impulse, die synchron ausgesendet werden, wird mit Streakkameras gemessen. Weltweit gibt es etwa 40 Laserentfernungsmeßsysteme. Die internationale Zusammenarbeit wird im Rahmen des International Laser Ranging Service (ILRS) koordiniert. Laserentfernungsmessungen zu Satelliten(SLR) basieren auf Laufzeitmessungen von Laserpulsen von einer Bodenstation zu einem Satelliten und zurück. Mit der Entwicklung leistungsstarker Impulslaser, hochempfindlicher Detektoren und auf Picosekunden genauer Laufzeitmeßsysteme konnte das Meßverfahren zu einem bedeutenden geodätisches Raumverfahren entwickelt werden. Laserentfernungsmeßsyteme erlauben es heute, Entfernungen bis zu geostationären Satelliten mit Zentimetergenauigkeit zu messen. Laserentfernungsmessungen zum Mond (LLR), beruhen auf Laufzeitmessungen von Laserpulsen zu den Reflektoren auf der Mondoberfläche, die von den bemannten Raumfahrtmissionen der Amerikaner zum Mond (Apollo-Missionen 11, 14 und 15) sowie von der sowjetischen automatischen Mondmissionen Lunar 17 und 21 ausgesetzt wurden. Nur sehr leistungsfähige Laserentfernungsmeßsysteme sind in der Lage, die Entfernung zum Mond zu messen. [WoSch]

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