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Abb. 4.24
Undulationen des
Geoids verursacht durch Massen-
überschuss im Untergrund (nach
(GRACE)
40
führt diese Entwicklung fort. Er besteht aus
zwei identischen Modulen, die synchron in einem Abstand
von etwa 220 km die Erde in ursprünglich 500 km auf einer
nahezu polaren und kreisförmigen Bahn umrunden. Ihre je-
weilige Position wird ebenfalls mit GPS-Technologie hoch
genau ermittelt. Zusätzlich wird mit Hilfe von Mikrowel-
lensendern und -empfängern im Wellenlängenbereich von
Zentimetern ihr relativer Abstand mit einer Auflösung von
1
m bestimmt. Nähert sich der führende Satellit einem
lokalen Maximum im Schwerefeld der Erde, so wird er
auf dieses hin beschleunigt und sein Abstand zum nach-
folgenden Satelliten vergrößert sich. Umgekehrtes gilt für
die Entfernung von einem lokalen Maximum nach dessen
Überfliegung bzw. für die Annäherung an ein lokales Mi-
nimum. In Verbindung mit der hoch genauen, absoluten
Positionsbestimmung der beiden Satelliten ermöglicht dies
eine hoch aufgelöste Vermessung des Schwerefelds der Erde
und des Geoids. Zusätzlich überdeckt
GRACE
die gesamte
Erde in nur 30 Tagen. Ein Vergleich von Vermessungen zu
unterschiedlichen Zeiten ermöglicht es, kleinste zeitliche Va-
riationen im Schwerefeld der Erde zu identifizieren, wie sie
z. B. durch jahreszeitlich unterschiedlich hohe Grundwasser-
stände im Einzugsgebiet großer Flusssysteme wie Amazonas
Antarktis erzeugt ein vom Weltall aus auflösbares, instatio-
Seit 2009 befindet sich der Satellit
G
ravity field and
sonnensynchronen, extrem niedrigen (ca. 250 km), nahe-
zu kreisförmigen Erdumlaufbahn. Sein erstmalig an Bord
eines Satelliten eingesetztes Gravitationsgradiometer ermög-
licht die Bestimmung von Anomalien des Schwerefelds mit
einer Genauigkeit, die durch die Genauigkeit bestimmt ist,
mit der die Koeffizienten C
m
`
und S
m
`
bestimmt werden kön-
nen, und in einer Auflösung, welche durch den maximalen
harmonischen Grad
`
max
der Kugelfunktionsanalyse defi-
niert ist.
Nach sorgfältiger Berücksichtigung der Effekte der Gra-
vitation von Mond und Sonne sowie der in den Bahnhöhen
der Satelliten von einigen hundert Kilometern noch merk-
lichen atmosphärischen Reibung können die gemessenen
Bahnstörungen der Satelliten in Hinsicht auf das terrest-
rische Schwerefeld und die Form des Geoids modelliert
und interpretiert werden. Bei den ersten Satelliten wur-
den die Umlaufbahnen noch aus einzelnen, relativ kurzen
Teilbahnen zusammengesetzt, die von den verschiedenen
Bodenstationen auf der Erde aus beobachtbar waren. Mit
dem Satelliten der zwischen den Jahren 2000 und 2010
betriebenen
Cha
llenging
M
inisatellite
P
ayload (CHAMP)
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Mission wurde auf der Grundlage der Positionsbestimmung
mit Hilfe von Satelliten auf der Grundlage des Global Po-
litätssprung erreicht: Die genaue Position von
CHAMP
auf
seiner nahezu polaren, kreisförmigen Umlaufbahn um die
Erde wird mit Hilfe hoch genauer GPS-Peilungen von bis zu
12 GPS-Satelliten gleichzeitig ermittelt, sodass seine Bahn-
kurve kontinuierlich aufgezeichnet wird. Dies ergibt eine
Genauigkeit in der Positionsbestimmung im Bereich einiger
weniger Zentimeter bei einer ursprünglichen Bahnhöhe von
450 km. Hierdurch ermöglichen die von
CHAMP
ermittelten
Daten eine deutliche Verbesserung in Genauigkeit und Auf-
lösung gegenüber den bis dahin akzeptierten Modellen für
das Schwerefeld und das Geoid.
Der im Jahr 2002 gestartete deutsch-amerikanische Dop-
pelsatellit des
G
ravity
R
ecovery
A
nd
C
limate
E
xperiment
