Presseschau: Kräftemessung wie im Flug

18.02.2020

Presseschau: Kräftemessung wie im Flug

Ein Beitrag auf mittelbayrische.de

Dr. David Becker misst die Schwerkraft der Erde vom Flugzeug aus. Im GIZ in Wettzell erläutert er diese Wissenschaft der Zukunft.

Von Alexander Neidhardt

Dr. Becker vor dem Bild einer Befliegung des Odenwalds zur gravitativen Vermessung des Rheingrabens/ Foto: A. Neidhardt
Dr. Becker vor dem Bild einer Befliegung des Odenwalds zur gravitativen Vermessung des Rheingrabens/ Foto: A. Neidhardt

Schon als Kind kommt man ziemlich schnell mit der Schwerkraft der Erde in Berührung, wenn erste Gehversuche scheitern.

Auch als Erwachsener ist die Schwerkraft eine manchmal lästige Komponente, die Tassen und andere zerbrechliche Gegenstände zu Boden zieht. Die wenigsten aber fragen sich dabei, was man mit einer solchen Erkenntnis machen könnte. Isaac Newton war hier wohl eine Ausnahme, als er beschrieb, wie sich Massen anziehen. Das bedeutet, dass die Erde uns, wir aber auch die Erde anziehen – nur minimal eben.

Seine Erkenntnis nutzen Newtons Nachfolger heute und bauen hochgenaue Messinstrumente für die Schwerkraft in Flugzeuge ein, um Anomalien der Erdanziehungskraft entlang der Flugstrecke zu entdecken. Diese können zum Beispiel Anzeichen für Vorkommen von Rohstoffen sein.

Einer dieser Forscher ist Dr. David Becker von der TU Darmstadt, der am Donnerstag am Geodätischen Observatorium Wettzell einen Vortrag zu dieser Methode, der sogenannten „Fluggravimetrie: Gravitationsmessungen über den Wolken“, gehalten hat. Becker arbeitet seit Jahren in diesem Bereich.

Obwohl sich die Methode beim ersten Blick relativ einfach anhört, ergibt sich bei näherer Betrachtung ein erheblicher Aufwand.

Schwere ist nicht überall gleich

Da man an jedem Ort immer eine Kombination aus Anziehungsbeschleunigung und Fliehbeschleunigung misst, wird dafür der Begriff „Schwere“ benutzt. Hier ist übrigens nicht an jedem Ort der Welt die in der Schule so streng gelehrte Fallbeschleunigung von 9,81 Meter pro Quadradsekunde gültig, da sich die wahre Beschleunigung entsprechend der wirkenden Massen und der Fliehkräfte ändert. Wirkende Fliehkräfte kann man dabei sehr gut bestimmen, was unter anderem aus Erdrotationsdaten des Observatoriums Wettzell geschieht. Schwieriger wird es, mit den turbulenten, linearen Kräften, die während eines Fluges mit einem Flugzeug entstehen.

Die Messinstrumente sind deshalb meist klobige, komplexe, stabilisierte Instrumente, deren Einsatz extrem zeit- und kostenaufwendig ist. Die Gruppe um Dr. Becker hatte deshalb eine andere Idee: den Einsatz von so genannten Inertialsensoren, wie sie in der Flugnavigation genutzt werden, um Beschleunigungen entlang der Raumachsen eines Flugzeugs für die Navigation- und Lageregelung zu bestimmen. Diese Sensoren haben die Größe eines Schuhkartons und besitzen drei Laserkreisel und drei Beschleunigungssensoren, so dass jede Raumrichtung abgedeckt ist.

Eine Frage der Genauigkeit

Dabei liefern sie ähnlich gute Schwere-Ergebnisse, wie die großen „Verwandten“, was Testbefliegungen während Kampagnen in Chile, Malaysia/Borneo, Mosambik, Australien, in der Antarktis oder entlang des Rheingrabens gezeigt haben.

Zur Genauigkeitssteigerung werden zudem Positionsdaten aus Navigationssatellitensystemen und seit neuestem auch Methoden zur Abstandsmessung zum Erdboden mitgeführt. Die riesigen Datenmengen werden mittels komplexer mathematischer Prozesse verrechnet und liefern wertvolle Ergebnisse für verschiedene Anwendungen, wie zum Beispiel der Bestimmung der Höhen über Normalnull im Höhensystem oder der geophysikalischen Suche nach Rohstofflagerstätten.

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