Globale und regionale Gravitationsfeldbestimmung aus Satellite-to-Satellite-Tracking Beobachtungen von GRACE
Messungsszenarium der GRACE-Mission
Beim Satellite-to-Satellite Tracking Verfahren (SST) wird die Relativbewegung zweier (frei fallender) Satelliten gemessen. Die Entfernungsänderungen zwischen den beiden Satelliten sind ein Maß für die Inhomogenitäten des Gravitationsfeldes der Erde. Diese Beobachtungsgrößen können zur hochgenauen Bestimmung des Gravitationsfeldes herangezogen werden. Man unterscheidet zwei Konfigurationen: beim Hoch-Niedrig-SST befindet sich einer der beiden Satelliten in einer hohen Umlaufbahn um die Erde (im Fall der GPS-Satelliten etwa 20 000 km über der Erdoberfäche), der andere in einer niedrigen (z.B. 400 km).
Residuen der Geoidhöhen aus einer Simulation
eines GRACE-Scenarios aus range-rate - Messungen:
RMS: 6cm, mean: 5cm, maximal: 30cm
Beim Niedrig - Niedrig - SST befinden sich beide Satelliten in einer niedrigen Umlaufbahn um die Erde (Flughöhe etwa 400 km über der Erdoberfläche). Bei der im Jahr 2002 gestarteten amerikanisch-deutschen Satellitenmission GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) werden die Entfernungen und die Entfernungsänderungen der beiden Satelliten mit hoher Genauigkeit gemessen. Zusätzlich sind beide Satelliten mit GPS-Empfängern ausgestattet, womit die Bahnen beider Satelliten sehr genau bestimmt werden können. Aus der Kombination der verschiedenen Beobachtungen können Monatslösungen für das Gravitationsfeld berechnet werden, woraus globale und regionale Zeitveränderungen abgeleitet werden können. Ein Arbeitsschwerpunkt des Institutes für Theoretische Geodäsie besteht in der Entwicklung einer Analysemethode zur regionalen und globalen Bestimmung des Schwerefeldes der Erde aus den Beobachtungen der GRACE-Mission. Aus Monatslösungen sollen Zeitveränderungen des Gravitationsfeldes berechnet werden.