Gravitationsmessung mit Sateliten

Wie sich Schwankungen des Gravitationsfeldes auf Satellitenbahnen auswirken

Grundlagen: inhomogenes Gravitationsfeld der Erde Das Gravitationsfeld der Erde ist - wie das aller realen Himmelskörper - nichtso einfach Strukturiert, wie es das Newtonsche Gravitationsgesetz erwartenlässt. Genau genommen gilt dieses Gesetz nämlich nur für extrem kleine - nahezupunktförmige - Massen oder für große Entfernungen. Gerade in der Nähe der Erde- also gerade auf Satellitenbahnen - kann es zu kleinen Schwankungen kommen. Sie entstehen durch Unterschiede in der Zusammensetzung der Erdkruste und derHöhe über Normal-Null. Z.B. wird das Gravitationsfeld über einem hohen dichten Gebirge größer sein alsüber einem Tiefseegraben mit vergleichsweise wenig dichtem Wasser.

Geodät der Erde

Ein Satellit: Auswirkungen auf die Bahn Gerät ein Satellit in einen Bereich mit höherer Gravitaton, so wird er stärker nach unten gezogen. Durch diesen "Fall" nimmt auch gleichzeitig seine Geschwindigkeit zu.

Änderung der Bahnkurve (übertrieben dargestellt)

Präzisionsmessung:Messung mit zwei Satelliten Eine Präzisionsmessung des Gravitationsfeldes ist mit Hilfe von zwei Satelliten auf gleicher Umlaufbahn möglich. Überquert der erste ein Gebiet mit höherer Gravitation, beschleunigt er und entfernt sich somit von seinem Nachfolger. Überquert der zweite Satellit nun ebenfalls dieses Gebiet, holt er den ersten wieder etwas ein. Durch Laser läst sich der Abstand der Satelliten auf Centimeter genau bestimmen, wodurch eine hochgradig präzise Vermessung des Gravitationsfeldes möglich ist.

Anwendung:
Die hochpräzise Vermessung ermöglicht eine Reihe von interessanten Anwendungen. Dazu gehören:
- die Suche nach Rohstofflagerstätten,
- die Vorhersage von Erdbeben,
- die Suche nach Gravitationswellen

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