Ziele des Ringlaserprojekts

Die Drehbewegung der Erde spielt eine zentrale Rolle bei der Realisierung und Laufendhaltung globaler Referenzsysteme. Mit Hilfe geodätischer Raumverfahren wie Radiointerferometrie (VLBI), Laser Ranging (SLR/LLR) und GPS wird sie derzeit laufend gemessen. Die Raumverfahren setzen globale Beobachtungsnetze und Organisationsstrukturen für den Datenfluß, die Datenanalyse und die Ergebnisbereitstellung voraus, wie sie durch die internationalen geodätischen Dienste IERS, IGS, ILRS und IVS bereit gestellt werden.

Mit der Entwicklung eines Großringlasers wird methodisch ein neuer Weg beschritten. Losgelöst von den globalen Netzen erlaubt der Großring - unter Ausnutzung des Sagnac Effekts - Rotationsanteile der Erde lokal zu erfassen. Könnte man 3 Ringlaser orthogonal zueinander aufstellen, würde man den gesamten Rotationsvektor messen. Orientiert man einen Ringlaser orthogonal zur Rotationsachse, so würde man die Drehgeschwindigkeit erhalten. Richtet man jedoch einen Ringlaser am Aufstellungsort horizontal aus, so erhält man den Anteil der Rotationskomponente, der sich aus der Projektion der Ringlaser-Flächennormale auf den Erdrotationsvektor ergibt.

Bei der Realisierung des Großringlasers hat man sich für die horizontale Aufstellung entschieden. Ausschlaggebend für diese Entscheidung waren die Kosten, die für die anderen Lösungen den Rahmen zur Realisierung gesprengt hätten, die noch ausstehende Erfahrung mit Ringlasern dieser Größe und schließlich die Einschätzung, daß durch die horizontale Aufstellung lokale Einflüsse minimiert werden.

Ziele, die mit dem Großringlaser primär verfolgt werden, sind

Als Vorteil des Großrings gegenüber den Raumverfahren zeichnet sich die echtzeitnahe Erfassung von Variationen der Erdrotation mit hoher zeitlicher Auflösung ab. Bedingt jedoch durch technische Unzulänglichkeiten, insbesondere in der Orientierung eines Großrings, sowie durch lokale Störeinflüsse wird der Ringlaser die Ergebnisse der Raumverfahren als Stützwerte benötigen, diese aber durch hohe zeitliche Auflösungen ergänzen.

Im Rahmen der Forschungsgruppe Satellitengeodäsie (FGS) hat sich das Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) und die Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie (FESG) der Realisierung des Großringlasers gestellt. Weitere Erfahrungen konnten durch die Zusammenarbeit mit der University of Canterbury, Neuseeland und der Oklahoma State University, USA eingebracht werden.

Die University of Canterbury hatte mit dem dort entwickelten Canterbury Ringlaser (C-I) nachgewiesen, daß es technologisch möglich ist, die Erddrehung zu erfassen. In enger Zusammenarbeit der o. a. Institutionen konnte ein weiterer Ringlaser konstruiert und entwickelt werden, der auf die Erfahrung des C-I aufbaute, aber schon die Hauptzielrichtung, die Erfassung der Erdrotation, berücksichtigte. Dieser Ringlaser mit einer Größe von 1 x 1 m² wurde schließlich bei der Fa. Carl Zeiss in Oberkochen gebaut und in der unterirdischen Höhle, in der der C-I bereits installiert ist, eingebracht. Die neue Version ist mit C-II bezeichnet. Der C-II dient dabei als ein Prototyp, an dem die notwendige Technologie entwickelt und erprobt werden sollte, um die Spezifikationen für einen Großring abzuleiten. Es war klar, daß der C-II aufgrund seiner Größe keine Variationen der Erdrotation erfassen kann.

Mit einem weiteren Prototypen G-0, der im wesentlichen die technische Funktionsfähigkeit eines Laserkreisels für eine Grundfläche von etwa 4 x 4 m² zeigen sollte, sind weitere Spezifikationen für den Großring G erarbeitet worden, und zudem die Sicherheit gewonnen worden, daß einer Vergrößerung auf 4 x 4 m² keine technischen und physikalischen Hindernisse entgegenstehen.

Die Prototypen C-II und G-0 lieferten die Grundlagen für die technische Auslegung des G. Darüber hinaus waren jedoch aufwendige Untersuchungen am geplanten Aufstellungsort erforderlich, die wesentlich die Gründung und die Konzeption für das Tiefenlabor zur Unterbringung des G beeinflussen.

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Letzte Änderung: 25.07.2002