Delta-DOR-Verfahren

Das Delta-DOR-Verfahren (englisch: Delta Differential One-way Ranging) zur interplanetaren Navigation basiert auf einer einfachen aber effektiven Idee. Zwei weit auseinanderstehende Empfangsantennen verfolgen simultan eine Raumsonde und ermitteln dabei die Zeitdifferenz der Zeitpunkte, zu denen das Signal an den zwei Stationen ankommt. Die Technik, um diese Differenz zu ermitteln heißt Differential One-way Range (DOR). Theoretisch hängt diese Differenz nur von den Positionen der beiden Antennen und des beobachteten Raumschiffs ab. Jedoch gibt es etliche Störfaktoren, so müssen zum Beispiel die Radiowellen durch die Troposphäre und die Ionosphäre, sie werden gestört durch das Plasma im Sonnenwind und die Uhren der Basisstationen sind ungenau. Das Delta-DOR-Verfahren korrigiert diese Fehler, indem die Richtung eines Quasars in der Nähe der Raumsonde (innerhalb von 10°) zur Berichtigung benutzt wird.

Die Richtung des Quasars ist durch vorherige Messungen sehr genau bekannt, mit einer Genauigkeit von nur einem 50 Milliardstel Grad. Die Entfernung zur Raumsonde wird ermittelt, indem man die Zeit misst, die ein Radiosignal zur Sonde und zurück zur Erde benötigt. Durch Messung der Doppler-Verschiebung des Signals wird die relative Geschwindigkeit entlang dieser Sichtlinie ermittelt. Um die Raumsonde steuern zu können wird jedoch die echte Geschwindigkeit im Raum benötigt. Bisher wurde dazu die Bewegung der Sonde gegenüber dem Himmelshintergrund über mehrere Tage beobachtet. Im Prinzip wird die vom Radiosignal des Quasars gemessene Zeitdifferenz (das Delta) von der Zeitdifferenz der Raumsonde abgezogen. Mit dem Delta-DOR-Verfahren kann die Position genauer ermittelt werden, da die Fehler bei der Messung der Raumsondenposition durch den gleichartigen Fehler bei der Quasarposition korrigiert werden kann.

Dieses Verfahren kam bei den NASA-Raumsonden Phoenix und den beiden Mars Exploration Rovers und bei den ESA Sonden Venus Express und Rosetta zum Einsatz. ^{[1] [2] [3] [4]}

Einzelnachweise

1. ↑ Delta DOR. ESA, 28. September 2007, abgerufen am 28. September 2008. 
2. ↑ Mars Express: Schützenhilfe bei Phoenix-Landung. ESA, 26. August 2006, abgerufen am 28. September 2008. 
3. ↑ Golombek, M. P., et al.: Delta Differential One-way Ranging. In: DSMS Telecommunications Link Design Handbook. 15. Juli 2004 (http://deepspace.jpl.nasa.gov/dsndocs/810-005/210/210.pdf, abgerufen am 28. September 2008).
4. ↑ Maddè Roberto, Morley Trevor, Abelló Ricard, et al.: Delta-DOR A New Technique for ESA’s Deep Space Navigation. In: ESA Bulletin 2006. November 2006 (http://www.esa.int/esapub/bulletin/bulletin128/bul128i_madde.pdf, abgerufen am 28. September 2008).