Sibling Radioteleskope für die Geodäsie

Das VLBI2010 Geodetic Observing System (VGOS) verspricht einen Genauigkeitssprung von Produkten der geodätischen Very Long Baseline Interferomery (VLBI) von etwa einer Größenordnung. Das Konzept beinhaltet auch sogenannte Twin- oder Sibling-Teleskope, wo zwei Radioantennen identischer bzw. unterschiedlicher Bauart an einer Station gemeinsam beobachten. Solch gemeinsame Beobachtungen verlangen nach neuen Beobachtungsstrategien, erlauben aber auch neuartige Wege in der Auswertung. Wichtig ist außerdem eine präzise relative Positionierung beider Radioteleskope, einerseits um das bisherige VLBI System mit dem neuen VGOS System zu verknüpfen und andererseits um die Verbindung zu Komponenten anderer geodätischer Messverfahren sicherzustellen. Im Projekt Sibling Telescopes werden Beobachtungen mit den Australischen AuScope VLBI Antennen, allesamt Prototypen des VGOS Systems, durchgeführt werden. Für das Hobart-Hobart Sibling- Teleskop werden neue Wege zur Beobachtungplanung, verbesserte Analysetechniken sowie hochpräzise Resultate entwickelt. Mittels ausgereifter Simulationen gilt es u.a. die Frage zu beantworten, ob das Sibling-Teleskop dieselbe Radioquelle oder unterschiedliche Quellen beobachten soll. Mit dem neu entwickelten Scheduling-Programm werden Messungen für das AUSTRAL Programm geplant und Beobachtungen mit Teleskopen in Australien, Neuseeland und Afrika durchgeführt. In der Auswertung sollen gemeinsame Parameter, wie die idente Troposphäre über dem Doppelteleskop, die gemeinsame Atomuhr als Frequenzstandard, sowie großflächige tektonische und geodynamische Stationsbewegung kombiniert werden. Eine besondere Rolle hat auch die Bestimmung der local tie, des Verbindungsvektors zwischen den beiden Radioteleskopen. Insbesondere der Vergleich zwischen der Lösung aus VLBI Messungen mit jener durch lokale Vermessung könnte Licht in die Problematik der gegenseitigen Referenzierung von Komponenten geodätischer Messverfahren bringen, dem zur Zeit limitierenden Faktor in der Bestimmung des Internationalen Terrestrischen Referenzrahmens (ITRF). Sibling Telescopes wird an der University of Tasmania durchgeführt, dem Kontrollzentrum der AuScope VLBI Antennen. Das intensive AUSTRAL VLBI Beobachtungsprogramm bietet die perfekten Voraussetzungen um die gesetzten Forschungsziele zu erreichen. Während der Rückkehrphase an die TU Wien werden die in regionalen Netzen erforschten Resultate auf die globale Anwendung erweitert. Die in diesem Projekt entwickelten Programme und Richtlinien werden eine optimale Auswertung der gesammelten Daten erlauben, sowie von größtem Nutzen für das zukünftige VGOS System sein, um auf uns zukommenden Herausforderungen im Gebiet der Geowissenschaften gerecht werden zu können.

Die Vermessung der Erde mittels Radioteleskopen feierte schon vor über 30 Jahren mit dem erstmaligen messtechnischen Nachweis der kontinentalen Plattenbewegung ihren Durchbruch. Heute ist die Radiointerferometrie auf langen Basislinien (Very long baseline interferometry) - auch unter der Abkürzung VLBI bekannt eine wichtige Ergänzung zu anderen Erdmessungssystemen wie zum Beispiel die allseits bekannten Satellitensysteme GPS oder Galileo. Das globale VLBI System befindet sich derzeit in einer Rundumerneuerung, wobei sowohl neuartige Teleskope als auch ein komplett überarbeitetes Beobachtungs- und Aufzeichnungssystem Genauigkeitssteigerungen von bis zu einer Größenordnung erwarten lassen. Im Rahmen dieses Projektes wurden neue Beobachtungsstrategien entwickelt und anhand von umfangreichen Messungen mit den australischen Teleskopen Teilaspekte des neuen VGOS-Systems erstmals in der Praxis bestätigt. Die Gastinstitution, die University of Tasmania, betreibt das Australische VLBI Netzwerk bestehend aus drei neuartigen Teleskopen welche teilweise bereits VGOS Standards erfüllen, jedoch gleichzeitig noch voll kompatibel mit dem alten VLBI System sind. In der AUSTRAL- Kampagne, bestehend aus etwa 150 Einzelsessions über 24 Stunden, wurden die neuen Antenneneigenschaften wie höhere Drehgeschwindigkeiten, verringerte Sensitivität sowie die Möglichkeit einer höheren Datenrate zur Signalaufzeichnung optimal verwendet. Die damit erzielten Genauigkeiten in gemessenen kontinentalen Distanzen konnten im Vergleich zur alten Methode teilweise halbiert werden. Ein Schwerpunkt dieses Projektes war die verbesserte Verwendung von sogenannten Schwesternteleskopen (sibling telescopes), wenn an einem Standpunkt sowohl ein Teleskop der alten Art (meist von hoher Sensitivität jedoch oft langsam) als auch ein kleines, schnelles Teleskop von niedrigerer Sensitivität einsetzbar ist. Durch die Entwicklung einer neuen Beobachtungsstrategie (star mode) konnte das Schwesternteleskop in Hobart, Australien, neuartig eingesetzt werden und mit einer eigenen Beobachtungsreihe einen wichtigen Beitrag zum neuen Himmelsreferenzrahmen leisten. Durch die praktische Ausrichtung dieses Projektes konnten außerdem Fortschritte in der effizienten Durchführung von VLBI Experimenten erzielt werden, welche nun unter dem Schlagwort dynamic observing weiterentwickelt und der VLBI Öffentlichkeit präsentiert werden. Des Weiteren befinden sich die durchgeführten Messungen teilweise noch in der Auswertung, mit zu erwartenden Ergebnissen im Bereich von Antennensystematiken sowie lokaler Vermessung und Variationen des Schwesternteleskopes.