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Allgemeines zum Lunar Laser Ranging (LLR)

Position der Retroreflektoren.

Als Lunar Laser Ranging (LLR) wird die Laserentfernungsmessung von Stationen auf der Erde zu Retroreflektoren auf der Mondoberfläche bezeichnet. Dabei werden über ein Teleskop kurze Laserpulse  mit einer Dauer von 70 bis 200 ps ausgesendet. Die Reflektoren, die während der amerikanischen Apollo-Missionen 11, 14 und 15 sowie von zwei unbemannten sowjetischer Rover (Lunochod 1 und 2)   zwischen 1969 und 1973 abgesetzt wurden, reflektieren den Laserpuls zurück und der Puls wird von Empfangsteleskopen auf der Erde wieder empfangen. Die Beobachtungsgröße ist die Signallaufzeit des ausgesandten Laserpulses.  Wegen der großen Entfernung des Mondes und Signalabschwächung durch Atmosphäre und Beugungseffekten an den Reflektoren ist es nur wenigen Laserstationen möglich, Messungen zum Mond durchzuführen. Heute sind es noch drei Stationen, die mehr oder weniger regelmäßig Laserentfernungsmessungen zum Mond ausführen: Grasse (Frankreich), APOLLO (USA) und Matera (Italien). Mit den LLR-Messungen (Genauigkeit ca. 1 cm für die Erde-Mond-Entfernung) können u.a. Stationskoordinaten und Erdorientierungsparameter bestimmt und mit anderen, unabhängigen Verfahren verglichen werden. Dabei weisen LLR-Daten durch den langen Beobachtungszeitraum von über 44 Jahren einen großen Nutzen auf. Diese Beobachtungsreihe ist die längste aller geodätischen Raumverfahren. Zusätzlich können viele Parameter des Erde-Mond-Systems (z.B. Mondbewegung und -gravitationsfeld oder die säkulare Gezeitenbeschleunigung) bestimmt werden. Von besonderer Bedeutung sind Tests der Einstein'schen Relativitätstheorie (z.B. die Gültigkeit des Äquivalenzprinzips oder eine mögliche zeitliche Variation der Gravitationskonstanten). Ferner ermöglicht LLR auch Aussagen zur Struktur des Mondes.

Beobachtungsstationen

Verteilung der Beobachtungsstationen
  • APOLLO (USA)
  • Grasse (Frankreich)
  • Matera (Italien)
  • McDonald (USA, keine aktuellen Messungen)
  • Hawaii (USA, keine aktuellen Messungen)
  • Wettzell (Deutschland, keine aktuellen Messungen)

Ergebnisse von internationaler Bedeutung

  • Koordinaten und Geschwindigkeiten der Beobachtungsstationen zur Realisierung des International Terrestrial Reference Frames (ITRF2000)
  • relativistische Parameter:

    • Metrikparameter (z.B. Raumkrümmung, bevorzugte Bezugssysteme)
    • Test des Äquivalenzprinzips (Nordtvedt-Effekt, dunkle Materie)
    • Zeitvariable Gravitationskonstante
    • Yukawa-Test (1/r²-Gesetz)
    • Geodätische Präzession