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TU Berlin

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Rotation und Form der Satelliten

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Eine typische Aufgabe in der Planetengeodäsie ist die Berechnung von Kontrollpunktnetzen (KPN) eines Körpers anhand photogrammetrischer Messungen in Stereo-Bilddaten. Aus den 3D-Koordinaten der Kontrollpunkte werden sowohl Karten als auch Gekände- und Figurenmodelle erstellt. Hierfür ist es wichtig, die Lage und  Orientierung des Körpers im Raum zu kennen. Als Referenzrahmen dient dabei der internationale Himmelsreferenzrahmen ICRF (Ma et al., 1998; Ma et al. 2009). Anhand der Rotationselemente eines Körpers wird sowohl dessen Eigenrotation als auch die Lage der Drehachse zeitabhängig modelliert. Diese Funktionen beschreiben auch durch Gravitation bedingte periodische Bewegungen wie z.B. die Präzessionsbewegung der Rotationsachse. Solche Rotationsmodelle gibt es für eine Vielzahl uns bekannter Objekte im Sonnensystem (Archinal et al., 2011).

Der Marsmond Phobos befindet sich in einer 1:1 Spin-Orbit Resonanz um seinen Zentralkörper. Das bedeutet, die Rotationsperiode des Mondes von 7h 39 min entspricht im Durchschnitt seiner Umlaufperiode. Durch die wirkenden Gezeitenkräfte rotiert Phobos nicht gleichmäßig. Die Drehachse ist einer Präzessionsbewegung von etwa 826 Tagen unterworfen. Ferner nähert sich Phobos der Oberfläche des Mars allmählich an, seine Umlaufbahn verkürzt sich pro Jahr um etwa 5 cm. Als Konsequenz daraus beschleunigt sich die Eigenrotation von Phobos. Phobos gehört zu den wenigen Satelliten in unserem Sonnensystem für die man die erzwungene Libration nachweisen konnte. Duxbury und Callahan (1989) ermittelten aus  den Observationsdaten der Viking-Sonden eine Librationsamplitude in geograpischer Länge von 0,8 +/-  0,2 Grad.

In dem Projekt werden Rotationsmodelle analysiert und verbessert. Aufgrund der Vielzahl von Publikationen zu Phobos, eignet sich der Mond sehr gut als Vergleichsmodell einer neue entwickelten Berechnungsmethode. Die Methode des inertialen Bündelblockausgleichs erlaubt eine direkte Bestimmung einzelner Rotationsparameter, die in der Vergangenheit nur indirekt ermittelt werden konnten.  Auch schwach  bestimmte Parameter, wie z.B. die sekuläre Beschleunigung werden untersucht. Das verbesserte KPN liefert auch ein verbessertes Figurenmodell, das u.a. für die Untersuchung der thermalen Bedingungen auf Phobos als Grundlage dient.

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