Forscher der Laserstation Graz-Lustbühel des Instituts für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften messen erstmals mit einem Megahertz-Laser Entfernungen zu Satelliten.
Rund um den Globus gibt es etwa 40 aktive Laserstationen, die routinemäßig Entfernungen zu Satelliten messen und dabei Genauigkeiten im Millimeter-Bereich erzielen. "Während manche Stationen noch mit zehn Messungen pro Sekunde arbeiten, haben wir bereits 2004 als allererste Station mit 2000 Laserschüssen pro Sekunde begonnen", blickt IWF-Gruppenleiter Georg Kirchner stolz zurück. Mittlerweile ist etwa die Hälfte aller Laserstationen weltweit dem Grazer Beispiel gefolgt.
Nun lässt die Grazer Laserstation mit einer weiteren signifikanten Steigerung aufhorchen: Mit einem Demo-Laser-System der deutschen Firma NeoLase wurden 2020 erstmals erfolgreich Messungen mit bis zu 1 MHz durchgeführt – sowohl bei Tag als auch bei Nacht. Die Resultate sind soeben in der Fachzeitschrift "Optics Letters" erschienen. Bei Messungen zu Galileo-Satelliten wurden über 2000 Echos pro Sekunde erzielt – von 500 Laserpulsen kommt also im Schnitt nur ein einziges Echo zurück. "Trotzdem ist das eine mehr als zehnfache Steigerung gegenüber bisherigen 2-kHz-Messungen, bei Satelliten in niedrigeren Orbits betrug die Steigerung mehr als das Hundertfache", freut sich IWF-Forscher Peiyuan Wang, Erstautor der Studie.
Der Vorteil der MHz-Messungen liegt aber nicht nur in der deutlich höheren Anzahl der Messungen, sondern ermöglicht auch das Erkennen einzelner Retro-Reflektoren auf den Satelliten – und dadurch insgesamt eine beachtliche Verbesserung der erzielbaren Genauigkeit.
Auf Grund dieser Testergebnisse haben sich die IWF-Forscher dazu entschlossen, ein solches MHz-Lasersystem Mitte 2021 am Lustbühel zu installieren. Damit wird die Grazer Station auch weiterhin ihrer weltweiten Vorreiterrolle auf diesem Gebiet gerecht.