Satellitenbeobachtungen mit Radioteleskopen zur Verknüpfung von Referenzsystemen (SORTS)

• Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Axel Nothnagel
• Fachliche Zuordnung: Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 271598807

Beobachtungen von Satelliten mit Radioteleskopen werden benötigt, um signifikante Verbesserungen bei der Verknüpfung (Frame-Tie) des himmelsfesten Referenzsystems der Quasare (International Celestial Reference Frame (ICRF), realisiert durch Very Long Baseline Interferometry (VLBI) Beobachtungen), und den durch Satellitenbahnen realisierten dynamischen Referenzrahmen zu erzielen. Gleichzeitig steigt mit solchen Beobachtungen die Konsistenz des globalen erdfesten Referenzsystems (International Terrestrial Reference Frame, ITRF) als Kombinationslösung von Beobachtungen der VLBI mit denen der Satellitengeodäsie, weil ansonsten die Kombination nur auf terrestrischen Messungen an Colokationsstationen beruht. Genaue Frame-Ties zwischen den Referenzrahmen sind von fundamentaler Bedeutung für die präzise Navigation im Weltraum und für eine zuverlässige Bestimmung des Meeresspiegelanstiegs und anderer geodynamischer Prozesse. Im Projekt SORTS behandeln wir alle technischen Aspekte, die relevant sind für die Realisierung von VLBI-Beobachtungen zu Colokationssatelliten wie den geplanten GRASP- und MicoGEM-Satelliten, die speziell für diese Zwecke entwickelt werden und neben Laserreflektoren und einem GNSS (Global Navigation Satellite Systems)-Empfänger auch mit einen VLBI-Sender ausgestattet sein werden. Wir werden reines Rauschen als Alternative zu modulierten Signalen in Bezug auf das Signal-zu-Rausch Verhältnis und die zu erwartende Genauigkeit von Gruppen- und Phasenlaufzeiten untersuchen. Des Weiteren werden wir ein automatisches Programm zur realistischen Planung des Beobachtungsablaufs entwickeln, das alle stations- und quellenspezifischen Restriktionen wie Fahrgeschwindigkeiten der Teleskope und Integrationszeiten berücksichtigt. Dazu gehören automatisierte Prozeduren für einen lückenlosen Ablauf von der Planung der Satellitenbeobachtungen bis zur tatsächlichen Beobachtung. Besonderes Augenmerk wird dabei auf gemeinsame Beobachtungspläne mit alternierenden Beobachtungen zwischen Quasaren und Satelliten gelegt werden. Um Gruppen- und Phasenlaufzeiten von den Beobachtungen zu Satelliten in erdnahen Bahnen abzuleiten zu können, müssen die Modelle in der Korrelationssoftware entsprechend angepasst werden. Außerdem werden wir realistisch simulierte Beobachtungen verwenden, um Satellitenbahnbögen aus verschiedenen Beobachtungstypen zu schätzen, und wir werden Monte-Carlo-Simulationen nutzen, um Feedback für frühere Komponenten in der Prozessierungskette zu liefern und um den Einfluss auf die Frame-Ties zu evaluieren. Projekt SORTS ist ein gemeinsames Projekt der Technischen Universität Wien und der Universität Bonn, wobei sich die jeweiligen Stärken der Gruppen perfekt ergänzen. Außerdem werden wir über Kooperation mit Partnern in Wettzell (Deutschland) und Onsala (Schweden) in der Lage sein, unsere Entwicklungen in einem frühen Entwicklungsstadium mit realen Beobachtungen zu testen, zum Beispiel mit VLBI-Beobachtungen zu GNSS-Satelliten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Mitverantwortliche: Dr.-Ing. Thomas Artz; Professor Dr. Johannes Böhm