CCD Astrometrie zur Beobachtung künstlicher Erdsatelliten
Gudrun Weinwurm
Diplomarbeit
Institut für Theoretische Geodäsie und Geophysik, Abteilung Theoretische Geophysik, TU-Wien, 1998. Begutachter: Univ.Prof. Dr. K. Bretterbauer, Betreuer: Dr. R. Weber.
Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Messung von Stern- und Satellitenpositionen mittels einer CCD-Kamera. Der praktische Teil der Themenstellung umfaßte die gezielte Handhabung der Kamera sowie die Durchführung von Beobachtungen am ballistischen Meßkamerasystem der Satellitenstation Graz-Lustbühel. Durch Messungen von Sternen unterschiedlichen Spektraltyps sollte untersucht werden, ob eine Berücksichtigung der Farbrefraktion die Genauigkeit der berechneten Sternpositionen steigert. Die Prüfung der erreichbaren Richtungs-genauigkeit obiger Meßsysteme erfolgte durch die Überwachung zweier bereits außer Dienst gestellter Satelliten nahe des geostationären Ringes, die anhand von Daten der Europäischen Weltraumbehörde (ESA) ausgewählt wurden. Erstmals standen dieser Arbeit mit Hipparcos und Tycho stellare Referenzsysteme mit einer inneren Genauigkeit von 1mas zur Verfügung.
Diese Arbeit basiert auf Vorarbeiten, die von Hr. Dr. Ploner im Zuge seiner Dissertation durchgeführt worden sind. Das dabei erstellte Programm CCD wurde für die Auswertungen der Aufnahmen verwendet und für die Aufgabenstellung dieser Arbeit neu adaptiert.
Um Refraktionseinflüsse gering zu halten, erfolgte die Auswahl des, für das vorhandene Beobachtungssystem (Kombination CCD-Kamera und ballistische Meßkamera), optimalen Auswertemodells auf der Grundlage möglichst zenitnaher Sternfelder. Zur Berechnung von Bildkoordinaten erwies sich die Lichtschwerpunktbildung als das genaueste Verfahren. Die Transformation der Bild- in Tangentialkoordinaten wird am besten durch eine 8-Parameter-Transformation beschrieben.
Die Untersuchung der Farbrefraktion durch Beobachtung von Sternen mit möglichst unterschiedlichem Spektraltyp in großen Zenitdistanzen ergab keine wesentliche Genauigkeitssteigerung der Sternpositionen. Da die Intensitätsverteilung der Sternstrahlung auch mit dem Planck'schen Gesetz nur angenähert werden kann, ergibt sich - im Gegensatz zur Berechnung mit einer mittleren Wellenlänge - ein zu großer Farbrefraktionsanteil. Konstante Differenzen zum wahren Refraktionsanteil werden durch die Transformationsparameter aufgenommen. Die verbleibenden Variationen im Bereich von 0,2" sind unter Bedacht eines etwa gleich großen Meßfehlers bei einer Pixelgröße von 6,6" schwer nachzuweisen.
Auf Basis der Beobachtungen der beiden abgeschalteten geostationären Satelliten konnte eine Bahnbestimmung durchgeführt werden. Die erzielte Richtungsgenauigkeit für die Satellitenpositionen lag bei etwa +/-0,5".