Seit über 40 Jahren liefert das globale Netzwerk von Satelliten-Laser-Ranging (SLR)-Stationen der NASA einen bedeutenden Prozentsatz der globalen Orbit-Daten, die zur Definition des International Terrestrial Reference Frame (ITRF) verwendet werden. Das aktuelle NASA-Legacy-Netzwerk hat sein Ende erreicht, und eine neue Generation von Systemen muss bereit sein, seinen Platz einzunehmen. Die wissenschaftlichen Anforderungen an die Submillimetergenauigkeit und die ständig wachsende Anzahl von Trackingzielen stellen hohe Anforderungen an die Leistungsfähigkeit dieser neuen Systemgeneration. Auf der Grundlage der Erfahrungen aus den Altsystemen und der erfolgreichen Entwicklung einer Prototypstation wird ein neues Netzwerk von SLR-Stationen, die so genannten Space Geodesy Satellite Laser Ranging (SGSLR) Systeme, entwickelt. Dies wird die modernste SLR-Komponente des NASA-Weltraumgeodäsieprojekts sein.

Als Kuppellieferant hat sich die NASA für die deutsche Firma Baader Planetarium entschieden. Hier sehen Sie ein Video zur Demonstration der Geschwindigkeit der Highspeed-Kuppel in der Werkstatt von Baader Planetarium:

Das Goddard Geophysical and Astronomical Observatory (GGAO) befindet sich in der Mitte des Beltsville Agricultural Research Center, etwa 3 Meilen außerhalb des Goddard Space Flight Center. GGAO beherbergt einige der Datenmesssysteme des Space Geodesy Project's Satellite Laser Ranging (SLR), Very Long Baseline Interferometry und Global Navigational Satellite System. Zu den SLR-Systemen gehören das operative Altsystem MOBLAS-7, das NGSLR-System der nächsten Generation (früherer Prototyp des SGSLR-Systems), die 1,2 Meter lange Teleskop-Forschungsanlage und das neu entwickelte SGSLR-System.

In dem offfiziellen Blog der NASA wird die Entwicklung der SGSLR bei GGAO behandelt, einschließlich des Baus der Anlage, der Integration und des Testens der Instrumentierung und der eventuellen Verifizierung des Systems während der Zusammenarbeit mit MOBLAS-7.

Weitere Details zur Systemanforderungen, Designspezifikationen, Leistungskennzahlen und die Vorteile des SGSLR-Systems für die globale geodätische Infrastruktur finden Sie hier.

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Das Bundesamt für Kartografie (BKG) in Frankfurt betreibt im Bayrischen Wald die Fundamentalstation Wettzell. Hier stehen viele verschiedene Messanordnungen, die sich weitläufig unter dem Begriff Erdmessung zusammen fassen lassen; so unter anderem Radioteleskope zur Messung der Kontinentaldrift mit "Very Long Baseline Interferometry", GPS Absolutstationen im weltweitem Netz und auch Teleskope im Bereich "Lunar Laser Ranging" und für "Satellite Positioning and Tracking" zur Bestimmung von Schwerefeldvariationen des Erdschwerefeldes (GOCE).

Im Jahr 2006 haben wir für das Lunar Laser Ranging Projekt und die Teleskope des Satellite Trackings je eine 6.15 Meter- und eine 5,3 Meter Spezialkuppel in Wettzell montiert. In beiden Kuppeln steht jeweils ein Instrument für High Speed Satellite Tracking, daher müssen auch die Kuppeln sich sehr schnell drehen.

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Satelliten Laserranging (SLR) Station des GFZ in Potsdam. Mittels der von Satelliten reflektierten ultrakurzen Laserimpulse wird durch Laufzeitmessung der Pulse die Flugbahn spezieller Erdsatelliten zentimetergenau vermessen. Derartige Messungen dienen der präzisen Bestimmung der großräumigen Tektonik der Erde, ihres Schwerefeldes sowie der Qualitätskontrolle von Navigationsverfahren wie GPS. Weitere Informationen hierzu finden Sie auf der Website des GFZ Potsdam

Anmerkung: Hierbei handelt es sich um eine Spezialanfertigung.

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Im Frühsommer 2008 hat das Baader Team zwei vollautomatische 5,3 Meter Kuppeln für die Östereichische Akademie der Wissenschaften am Institut für Weltarumforschung am Observatorium Lustbühel installiert und in Betrieb genommen.

Das Institut für Weltraumforschung - Abteilung Satellitengeodäsie - betreibt seit 1982 eine „Satellite Laser Ranging“ (SLR) Station am Observatorium Lustbühel.

Heute messen wir - bei Tag und bei Nacht, an 7 Tagen in der Woche – die Entfernung zu, mit Retro-Reflektoren ausgestatteten, Satelliten, die in einer Höhe von bis zu 20,000 Kilometern die Erde umkreisen, mit einer Einzelschussgenauigkeit von ± 2-3 mm. Damit gehört die Grazer Station zu den besten Laserbeobachtungsstationen auf der Welt. Bis heute wurden Messungen zu mehr als 50 solcher Satelliten durchgeführt.

Lesen Sie hier das offizielle Kundenurteil:

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5.45 Meter Klappschalen Highspeed Messkuppel - mit Contraves-Kinotheodolit

Diese Klappschalen-Visierkuppel wurde für ballistische Messungen konstruiert und ist mit einem Highspeed-Drehantrieb ausgestattet, mit welchem sich die Kuppel 30° bis maximal 90° pro Sekunde drehen lässt.

Anmerkung: Hierbei handelt es sich um eine militärische Spezialanfertigung.

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Im Jahr 2007 errichteten wir für die Universität München (LMU) eine 3.2 Meter Kuppel auf dem Wendelstein (in 1.850 Meter Höhe mit gemessenen Windgeschwindigkeiten bis zu 250 km/h).

Drei Jahre später folgte unsere bis dato Größte Kuppel mit 8.5 Meter Durchmesser. Sehen Sie das Video und nachfolgend etliche Bilder unserer bisher aufregendsten Kuppelinstallation.

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Update 2022:

Statement of our experience with the BAADER equipment:
After more than 10 years of operation we can say that the 3.2m Baader alpine-version dome and cold-temp mount were among the most robust operational instruments in the CANDAC inventory at Eureka. In addition, Baader's support was outstanding all along: professional, continuous and timely.

Norman T. O'Neill, CANADAC Université de Sherbrooke

Published papers for whose data was acquired using the BAADER mount and dome:

• Ivanescu, L., K. Baibakov, N. T. O'Neill, J.-P. Blanchet, Y. Blanchard, A. Saha, M. Rietzec and .-H. Schulz, Challenges in operating an Arctic telescope, Proc. SPIE 9145, Ground-based and Airborne Telescopes V, 914549, 2014; doi:10.1117/12.2071000.
• Baibakov, K., O'Neill, N. T., Ivanescu, L., Duck, T. J., Perro, C., Herber, A., Schulz, K.-H., and Schrems, O.: Synchronous polar winter starphotometry and lidar measurements at a High Arctic station, Atmos. Meas. Tech., 8, 3789-3809, doi:10.5194/amt-8-3789-2015, 2015.
• O'Neill, N. T., K. Baibakov, S. Hesaraki, L. Ivanescu, R. V. Martin, C. Perro, J. P. Chaubey, A. Herber, and T. J. Duck. "Temporal and spectral cloud screening of polar winter aerosol optical depth (AOD): impact of homogeneous and inhomogeneous clouds and crystal layers on climatological-scale AODs." ACP, 16, no. 19, 12753-12765, 2016.
• Ivănescu, L., Baibakov, K., O'Neill, N. T., Blanchet, J.-P., and Schulz, K.-H.: Accuracy in starphotometry, Atmos. Meas. Tech., 14, 6561–6599, https://doi.org/10.5194/amt-14-6561-2021, 2021.
• Ivănescu, L. and O'Neill, N. T.: Multi-star calibration in starphotometry, Atmos. Meas. Tech., 16, 6111–6121, https://doi.org/10.5194/amt-16-6111-2023, 2023.

Baader Planetarium errichtete im Auftrag des Department of Physics & Atmospheric Science der Dalhousie University Halifax, der Université de Sherbrooke und der University of Toronto im August 2010 eine 3,2m Beobachtungskuppel zusammen mit einer AZ 2000 azimutalen Montierung für ein Stern-Photometer zur Atmosphärenforschung in der Hocharktis.

Standort ist die auf 80° Nord gelegene Station Eureka auf der Ellesmere Insel oberhalb von Kanada. Hier befindet sich die weltweit nördlichste zivile Wetterstation der Erde.

Von hier aus sind es nur noch etwa 1000km zum Nordpol. Dementsprechend sinken die Temperaturen im Winter bis zu – 56°C, was besondere Anforderungen an das Material und an die Antriebslösungen stellt. Eine kleine Kuppel eines anderen Kuppelherstellers war dem nicht gewachsen und wurde innerhalb eines Winters zur Ruine.

Am anderen Ende der Welt, auf Dome-C in der Antarktis, ist eine 4,5M AllSky Kuppel seit 2009 ohne Wartung in Betrieb. Das Dome-C Bild auf der rechten Seite, das auch für diese Kuppel in Kanada gelten würde, zeigt einige Gründe, warum es so wichtig ist, eine hermetische Abdichtung um das Teleskop und die Montierung zu haben, selbst wenn an solchen Orten keine oder fast keine Luftfeuchtigkeit herrscht.

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Kundenbewertung nach fast 20 Jahren Betrieb:

Im August 2003 wurde an der AWIPEV-Station des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung in Ny Ålesund auf Spitzbergen in der Arktis erfolgreich eine 3,2m Kuppel von Baader Planetarium aufgebaut. Die Kuppel beherbergt einen Zeiss Meniscas 180 verbunden mit einem Sternphotometer, das für atmosphärische Messungen benutzt wird. Wir messen die Intensität ausgewählter Sterne bekannter Helligkeit, um in Verbindung mit weiteren Messsystemen wie LIDAR, FTIR und DOAS Informationen über die optische Wirkung von Aerosolen in der Atmosphäre zu erlangen.

Entsprechend unserer geographischen Breite von nahe 80° Nord kommt die Kuppel aus Glasfaserpolyester mit elektrischem Antrieb in der Polarnacht, also in den Monaten Oktober bis März, zum Einsatz. Dabei ist die Kuppel zuverlässig über externe Software steuerbar, wodurch ein vollautomatischer Messbetrieb remote über das Internet ermöglicht wird.

Die Kuppel funktioniert seit nunmehr 19 Jahren mit nur minimaler Wartung, die von unseren eigenen Ingenieuren vorgenommen werden kann, einwandfrei. Die gerade im polaren Winter extremen meteorologischen Bedingungen, die denen im Hochgebirge vergleichbar sind, haben den routinemäßigen Betrieb nicht eingeschränkt. Dazu trägt auch die stets schnelle und immer kompetente Hilfestellung bei Fragen an die Mitarbeiter der Baader Planetarium GmbH bei.

Dr. Christoph Ritter, Siegrid Debatin

NyAlesund ist der nördlichste, ständig besiedelte Ort der Erde. Von diesem Punkt aus sind fast alle europäischen Expeditionen zur Eroberung des Nordpols aufgebrochen. Während des polaren Winters führt die Route über das Packeis - von hier knapp 1000 km ("Luftlinie") - bis zum geographischen Pol.
Sowohl die Geographie, als auch die Witterungsbedingungen sind einzigartig. Zwei Kuppeln von Mitbewerbern haben an diesem Ort nicht funktioniert und mussten zugunsten dieser Konstruktion entfernt werden. Das Hauptbild links zeigt die 3,2 Meter Baader Beobachtungskuppel der Koldewey-Station für Atmosphärenforschung in NyAlesund auf Spitzbergen im November 2003 - nur wenige Tage nach einem der größten, je gemessenen Sonnenflares.

Kuppelausstattung:

vollautomatisiert, Internetkompatibel mit eigener Software, 3 Mtr. Durchmesser Zahnkranz (in "eisbrechender" Ausführung), Absolutencoder, teleskopgekoppelte Kuppeldrehung, witterungsunempfindliche Sensorik, hermetische, tieftemperaturbeständige Dichtungen, doppelschalige (Sandwich-) Bauweise mit PU-Isolierung, Enteisungsanlage.

Instrument:

Zeiss-Meniskas 180 mit automatischem Hochgeschwindigkeits Sternphotometer auf azimutaler Präzisionsmontierung AZ 2000 Montierung (Vorgänger der aktuellen 10Micron AZ 2000 HPS)  in Baader Planetarium 3,2M Tieftemperatur-Beobachtungskuppel. Im Gegensatz zu den weitverbreiteten Sonnenphotometer-Messungen können diese Aerosolmessungen speziell während der Polarnacht stattfinden. Die Aufnahmen entstanden hauptsächlich in den letzten mittäglichen blauen Stunden der beginnenden Polarnacht. Die Polarlichter wurden vom gleichen Standort aus aufgenommen.

Die AZ2000 ist nicht für astrofotografisches Arbeiten konstruiert. Es handelt sich um den tieftemperaturtauglichen Umbau einer GM2000-Montierung in azimutaler Bauweise mit Homing-Sensoren und beidseitger Anschlussmöglichkeit für diverse Messapparaturen. Die Montierung ist hervorragend geeignet für photometrische- und spektral-messtechnische Aufgaben, als Träger für Laser-Lidarsysteme u.v.m.

Dabei werden sämtliche Bauteile der Montierung inkl. aller Lager- und Getriebespiele für grösste Minustemperaturen bis hin zu -84°C ausgelegt und umgerüstet. Es werden je nach Anwendungszweck Getriebefette verwendet die bis zu EUR 2000.- pro Kg kosten. Antriebsmotore für die Antarktis-Version stammen aus dem Satellitenbau. Der Montierungsblock selbst ist in einem Gehäuse (ThermoCover) geschützt, wobei das Gehäuse je nach dem Temperatur-Arbeitsbereich der Montierung in unterschiedlichen Isolierungs-Varianten und mit unterschiedlichen Dichtungen hergestellt wird. Die Elektronik und alle Steckverbinder sind ebenfalls in hoch-kältefester Bauart ausgeführt, und können auch bei grössten Minusgraden keinen Schaden erleiden - und vor allem - keine Fehlfunktionen auslösen.

Die gesamte Montierung einschliesslich der Leistungselektronik wurde in einer hauseigenen Kältekammer mit modernster Kaskadenkühlung bis Minus 86°C auf bogensekundengenaue Funktion geprüft. Der Montierungsblock selbst ist in einem Gehäuse (ThermoCover) geschützt, wobei das Gehäuse je nach dem Temperatur-Arbeitsbereich der Montierung in unterschiedlichen Isolierungs-Varianten und mit unterschiedlichen Dichtungen hergestellt wird. Die Elektronik und alle Steckverbinder usw. usw. sind ebenfalls in hoch-kältefester Bauart ausgeführt, und können auch bei grössten Minusgraden keinen Schaden erleiden - und vor allem - keine Fehlfunktionen auslösen. Die gesamte Montierung einschliesslich der Leistungselektronik werden in einer hauseigenen Kältekammer mit modernster Kaskadenkühlung bis Minus 86°C auf bogensekundengenaue Funktion geprüft.

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Im Jahr 2015 errichteten wir eine 4.5 Meter AllSky Kuppel für Forschungszwecken der Firma ASTRIUM, welche mit der Airbus Gesellschaft zusammengelegt wurde.

Sehen Sie nachfolgend ein Video der Kuppelmontage: