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2026-01-22T22:41:34Z

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Als '''Astrometrie-Satellit''' wird ein [[Satellit (Raumfahrt)|künstlicher Erdsatellit]] bezeichnet, der Aufgaben der [[Astrometrie]] – frei von störenden [[terrestrisch]]en Einflüssen – im [[Weltraum]] durchführt.

== Einführung: Sternwarten und Erdatmosphäre ==
Auf der Erde lassen sich zwar viel größere [[Sternwarte]]n und [[Teleskop]]e bauen als für den Betrieb in [[Raumsonde]]n, doch sind ihre Qualitäten meist nicht voll nutzbar. Der Grund ist hauptsächlich die [[Erdatmosphäre]], welche durch
* [[Aerosol]]e und [[Extinktion (Astronomie)|Extinktion]] das einfallende Licht merklich dämpft
* [[Lichtverschmutzung]], die die Helligkeitsmessung beeinträchtigt

* Durch atmosphärische Dichteunterschiede und [[Luftunruhe|Störungen]] die einfallenden Lichtstrahlen unregelmäßig ablenkt und dadurch die [[Szintillation (Astronomie)|Szintillation]] das [[Seeing]] bewirkt
* Dazu kommen Effekte der [[Sonnenstrahlung]] und Erwärmung.
Diese Nachteile erdgebundener Teleskope lassen sich teilweise durch [[adaptive Optik]]en mindern, allerdings unter hohem [[Aufwand]]. Während die [[Richtungsmessung]] im Weltall schon mit wesentlich kleineren Instrumenten jene auf großen Sternwarten übertrifft, sind für Messungen an [[Scheinbare Helligkeit|schwachen]] Objekten die großen [[Apertur]]en erdgebundener Teleskope wichtiger. Das bedeutet, dass [[Weltraumteleskop]]e für die Astrometrie einen höheren Gewinn bringen als für die [[Astrophysik]].

== Astrometrie, Bezugssystem und Satelliten ==
Während Jahrhunderten waren optische – im heutigen [[Sprachgebrauch]] astrometrische – Beobachtungen die einzigen für die [[Astronomie]] verfügbaren Messungen. Vor dem Weltraumzeitalter stand eine Vielzahl astronomischer Instrumente zur Verfügung, um ein erdfestes [[Bezugssystem]] zu definieren und die [[Erdrotation]] zu studieren.

=== Erdgebundene Astrometrie und Satellitengeodäsie ===
Während die Messungen vor 100 Jahren bestenfalls an 0,1" heranreichten, liefern die Messgeräte heute die [[geografische Breite]] einer Station auf bis zu 0,01" (10 [[Bogensekunde|mas]] oder umgerechnet ca. 30 cm) pro Nacht. Die Instrumente für diese genauen Messungen wurden in den letzten Jahrzehnten entwickelt und [[Automatisierung|automatisiert]]: Der elektronische [[Meridiankreis]], das [[Zenitteleskop]] samt Weiterentwicklung zum [[Photographisches Zenitteleskop|Fotografischen Zenitteleskop]] (PZT) und das automatisierte [[Danjon-Astrolab|Astrolabium vom Typ Danjon]]. Sie wurden v. a. von jenen Observatorien verwendet, die zum [[International Polar Motion Service|IPMS]] (International Polar Motion Service) beitrugen.

Dennoch sind vergleichbare Genauigkeiten von der [[Satellitengeodäsie]] schon in ihrem 2. Jahrzehnt (um [[1975]]) erzielt worden – freilich nicht optisch, sondern auf Basis von [[Mikrowellen]] und [[Elektronische Distanzmessung|EDM]]. Seit etwa 1970 erreicht die [[Richtungsmessung]] zu Satelliten mit großen [[Satellitenkamera]]s wie der [[BC-4]] etwa 1", ließ sich seither aber kaum mehr über 0,5" steigern. Allerdings wurden diese Methoden der [[Satellitentriangulation|Satelliten-]] und [[Stellartriangulation]] durch [[Global Positioning System|GPS]] und andere Radiowellen-Methoden so mächtig ergänzt, dass nun die [[Erdfigur]] auf wenige Zentimeter genau erfasst werden kann.

Dies bedeutet, dass die optische Astrometrie mit ihrer Auflösung von ca. 30 cm der Satellitengeodäsie um einen Faktor von etwa Zehn "nachhinkt". Teilweise konnte diese Diskrepanz durch die terrestrische [[Radiointerferometrie]] und insbesondere [[VLBI]] gemildert werden, doch wären ebenso genaue erdgebundene Messungen auch im Bereich der [[Lichtwellen]] notwendig.

=== Terrestrische Koordinaten und Sternkataloge ===
Bei der Definition eines geeigneten Bezugssystems für genaue [[Koordinaten]] auf der Erde und im Weltraum sind [[Geodäsie]], Astronomie und [[Mathematik]] wechselseitig aufeinander angewiesen. Für die [[Zeitsystem]]e und wegen der [[Geodynamik]] auch ''innerer'' Massenverschiebungen kommen noch die [[Physik]] und die [[Geophysik]] hinzu.

Den Zusammenhang zwischen terrestrischen Koordinaten und jenen der Astronomen liefert die Erdrotation. Die Erde dreht sich innerhalb des astronomischen Koordinatenrahmens, der durch ihren [[Äquator]] und die [[Ekliptik]] definiert ist. Dieses Bezugssystem der Sternkoordinaten [[Rektaszension]] und [[Deklination (Astronomie)|Deklination]] ist seinerseits wegen der [[Präzession]] und [[Nutation (Astronomie)|Nutation]] variabel. Deren Parameter und das ganze [[Erdmodell|Modell]], das mit der [[Erdbahn]], dem [[Mond]] und auch den anderen [[Planet]]en zusammenhängt, konnte auf fast 0,01" verbessert werden.<ref>{{Webarchiv | url=http://www.cordis.lu/science-society/descartes/winners2003.htm | wayback=20050218103018 | text=Descartes-Preis}}</ref>

Während sich die [[Erdmessung]] in Zentimeter-Genauigkeit der Erdfigur herantastete, blieb die optische Astronomie um den Faktor 10 zurück. Für Verbesserungen bei den Fundamentalgrößen sind genaueste Messungen möglichst vieler [[Sternörter]] und deren [[Eigenbewegung (Astronomie)|Eigenbewegungen]] erforderlich. Dieser Prozess stagnierte nahezu bis [[1990]]. Der [[AGK]]-[[Sternkatalog]] aus der Jahrhundertwende wurde zwar zu seiner''fünften'' Ausgabe verbessert (Fundamentalkatalog [[FK5]]), konnte jedoch die ''individuellen'' Sternfehler des [[FK4]] von bis zu einigen 0,1" nicht gänzlich tilgen.

=== Der Hipparcos-Satellit ===
Der erste Astrometrie-Satellit [[Hipparcos]] brachte eine wesentliche Verbesserung. Sein Name schließt an jenen antiken Astronomen [[Hipparchos von Nicäa]] an, der aus dem Vergleich zweier Sternkataloge die [[Präzession]] entdeckte.

Der Satellit der [[ESA]] war von 1989 bis 1993 aktiv, um ein Netz von 120.000 [[Stern]]en auf 0,002" zu vermessen, 20–50 mal präziser als zuvor möglich. Er schaffte sein Ziel trotz eines großen [[Bahnstörung|Bahnfehler]]s fast vollständig: der [[Hipparcos-Katalog]] enthält 118.000 Sterne mit 0.003" bzw. 0.002"/Jahr. Ein zweites Instrument maß für den [[Tycho-1-Katalog]] weitere 1 Million Sternörter auf 0,02".

Diese beiden Kataloge waren zu ihrer Zeit die beste Realisation des Himmels-Referenzsystems [[International Celestial Reference Frame]] (ICRF). Die Daten von 300 [[Byte#SI-Präfixe|Gigabyte]] gaben schon [[1997]] – im Jahr der Publikation – Stoff für etwa 500 Fachartikel. Im Jahr 2000 erschien der [[Tycho-2-Katalog]] mit ungefähr 2,5 Millionen Objekten als neue Reduktion der vorhandenen Daten.

Die [[Messmethode]] von Hipparcos war ein [[Messprofil|profil]]-artiges elektro-optisches Scannen der Sterne, die dann durch [[Ausgleichsrechnung|Ausgleichung]] zu Flächenstücken vernetzt werden. Für jede Mess-[[Epoche (Astronomie)|Epoche]] wurden so die Sternörter berechnet, und aus ihrem Zeitabstand die Eigenbewegungen abgeleitet. Die gleichzeitige Bestimmung der jährlichen [[Parallaxe]]n ergaben 10-fach genauere Entfernungen der Sterne als bisher.

=== Die Gaia-Mission ===
Von 2013 bis 2025 [[Durchmusterung|durchmustert]]e die [[Gaia (Weltraumteleskop)|Gaia-Mission]] den Himmel mit wesentlich höherer Genauigkeit. Gaia befand sich ca. 1,5 Millionen km von der Erde entfernt beim [[Lagrange-Punkte#L2 des Systems Sonne-Erde|Sonne-Erde-Lagrange-Punkt L2]].

Die Instrumente lieferten nicht nur [[Scheinbare Helligkeit|Magnitude]]n, Sternörter, Parallaxen und Eigenbewegungen, sondern auch [[Radialgeschwindigkeit]]en, Oberflächentemperaturen und [[Spektraltyp]]. [[Veränderliche Sterne]] und [[Doppelstern]]e wurden erkannt, periodische und nichtperiodische Magnitudenänderungen wurden erfasst und klassifiziert. Gaia konnte mit der driiten Publikation schon ca. 1,6 Millionen [[Quasar]]e erkennen und damit den [[Gaia Celestial Reference Frame]] (GCRF) erstellen. Außerdem wurden solare Objekte erfasst, und mit den letzten Veröffentlichungen sollen auch [[Exoplanet]]en veröffentlicht werden.

Folgende Kataloge wurden bereits veröffentlicht:
* 2016 [[Gaia DR1]] mit 1,1 Milliarden Objekten
* 2018 [[Gaia DR2]] mit 1,7 Milliarden Objekten
* 2020 [[Gaia EDR3]] und 2022 [[Gaia DR3]] mit 1,8 Milliarden Objekten
* Es sollen noch zwei weitere Kataloge [[Gaia DR4]] und [[Gaia DR5]] herauskommen, dabei sollen die Sternörter an Ende für ungefähr zwei Milliarden Objekte bis in den Mikrobogensekundenbereich bestimmt werden.
== Siehe auch ==
* [[Astrogeodäsie]]
* [[International Terrestrial Reference Frame]] (ITRF)
* [[IERS Terrestrial Reference System]]
* [[Raumfahrt]]
* [[J2000.0]]

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
* [http://www.hs.uni-hamburg.de/DE/Oef/Stw/Projects/node8.html Der Astrometrie-Satellit HIPPARCOS]
* [http://www.rssd.esa.int/Hipparcos/catalog.html The Star Catalogues Hipparcos and Tycho]
* [https://www.cosmos.esa.int/web/gaia Gaia Homepage der ESA]

[[Kategorie:Weltraumteleskop|!]]
[[Kategorie:Astrometrie]]

Astrometriesatellit - Versionsgeschichte

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