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Lexikon der Kartographie und Geomatik: Laserentfernungsmesssysteme

Laserentfernungsmesssysteme, E satellite laser ranging systems, dienen zur Entfernungsmessung zu Satelliten (SLR), sehr leistungsstarke Systeme messen auch bis zum Mond (LLR). Ein Impulslaser generiert eine Folge pikosekundenlanger Laserpulse, die über ein optisches Teleskop auf einen Satelliten gerichtet sind. Das Teleskop wird dem Satelliten nachgeführt. Der Satellit, ausgestattet mit Retroreflektoren, leitet die Laserpulse wieder zurück zur Bodenstation. Hier werden sie vom Teleskop wieder empfangen und auf einen Detektor geleitet. Die Entfernung berechnet sich aus der Laufzeit, multipliziert mit der Lichtgeschwindigkeit. Ein Laufzeitmesssystem (entweder ein Laufzeitzähler oder ein Event-Timer) erfasst die Laufzeitdifferenz zwischen den ausgesendeten und empfangenen Laserpulsen. Die Messgenauigkeit ist abhängig von der Länge des Laserpulses, dem Detektor und dem Laufzeitmesssystem. Der Einfluss der Atmosphäre (troposphärische Refraktion) wird dabei berücksichtigt. Neuere Laserentfernungsmesssysteme (z. B. WLRS) nutzen heute zur Bestimmung des atmosphärischen Einflusses simultane Messungen auf zwei unterschiedlichen Wellenlängen. Die Laufzeitdifferenz der in der Wellenlänge unterschiedlichen Impulse, die synchron ausgesendet werden, wird mit Streakkameras gemessen. Weltweit gibt es etwa 40 Laserentfernungsmesssysteme. Die internationale Zusammenarbeit wird im Rahmen des International Laser Ranging Service (ILRS) koordiniert.
Die Laserentfernungsmessungen zu Satelliten (E satellite laser ranging, SLR) basieren auf Laufzeitmessungen von Laserpulsen von einer Bodenstation zu einem Satelliten und zurück. Die Entfernung errechnet sich aus der Laufzeit, multipliziert mit der Lichtgeschwindigkeit. Korrektionen wegen der troposphärischen Refraktion müssen berücksichtigt werden. Mit der Entwicklung leistungsstarker Impulslaser, hochempfindlicher Detektoren und pikosekundengenauer Laufzeitmesssysteme konnte das Messverfahren zu einem bedeutenden geodätischen Raumverfahren entwickelt werden. Laserentfernungsmesssysteme erlauben es heute, Entfernungen bis zu geostationären Satelliten mit Zentimetergenauigkeit zu messen.
Die Laserentfernungsmessungen zum Mond (E lunar laser langing, LLR) beruhen auf Laufzeitmessungen von Laserpulsen zu den Reflektoren auf der Mondoberfläche, die von den bemannten Raumfahrtmissionen der Amerikaner zum Mond (Apollo-Missionen 11, 14 und 15) sowie von den sowjetischen automatischen Mondmissionen Lunar 17 und 21, ausgesetzt wurden. Nur sehr leistungsfähige Laserentfernungsmesssysteme sind in der Lage, die Entfernung zum Mond zu messen.

WSR

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