Der Geosensor, eine Weiterentwicklung herkömmlicher Ringlaser, misst sowohl Variationen der Erdrotation als auch bisher kaum erfassbare Erdbebenwellen. In einem Interview berichtet Dr. Ulrich Schreiber von der Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie der TU München über den neuesten Stand des Forschungsvorhabens. Das BMBF-Projekt „Entwicklung eines Ringlaser – Geosensors auf der Basis inertialer Rotationsmessung“ wird vom FuE-Programm GEOTECHNOLOGIEN gefördert.
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g-o.de: Was ist das Neue am Geosensor im Vergleich zu herkömmlichen Ringlasern?
Schreiber: Ringlaser werden in der Navigation schon seit langem eingesetzt. Um diese Technologie für Anwendungen in der Seismologie und Geophysik nutzbar zu machen, mußte die Empfindlichkeit erheblich gesteigert werden. Zurzeit können wir eine Empfindlichkeitssteigerung um einen Faktor 10.000 realisieren. Neben der Empfindlichkeit ist aber auch die Stabilität des Sensors von Bedeutung. Auch in diesem Punkt sind unsere Sensoren ihren kleinen Vorbildern haushoch überlegen.
g-o.de: Welche wissenschaftlichen Fortschritte erhoffen Sie sich vom Geosensor?
Schreiber: Um eine Bewegung im Raum zu beschreiben gibt es drei Freiheitsgrade der Translation und 3 Freiheitsgrade der Rotation. Bislang konnte in der Seismologie nur die Translation gemessen werden. Mit dem GEOsensor stellen wir jetzt eine Apparatur zur Verfügung, welche auch die Rotationsbewegungen, die durch Erdbeben verursacht werden, genau erfassen kann. Neben der hohen Empfindlichkeit kommt hier vor allem auch die hohe Linearität des Messverfahrens zur Geltung.
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g-o.de: Warum ist die präzise Vermessung der Variationen der Erdrotation von so großer Wichtigkeit?
Schreiber: Die Erdrotationsgeschwindigkeit und die Orientierung der Rotationsachse im Raum stellen das Bindeglied zwischen einem auf der Erde realisierten (mitrotierendem) Bezugssystem und einem inertialen durch Quasarpositionen gegebenen Bezugssystem dar. Nutzer des GPS-Systemes benötigen die Angaben als Länge, Breite und Höhe auf der Erde, die Satelliten jedoch bewegen sich im System der Quasare. Die exakte Vermessung der Erdrotationsgeschwindigkeit ist durchaus ein Ziel für unsere Ringlaser, der GEOsensor zielt aber hauptsächlich auf die Nutzung als seismischer Sensor ab.
g-o.de: Seit September 2004 befindet sich der Geosensor am San Andreas Graben im Praxistest. Warum gerade hier?
Schreiber: Leider hat sich die Installation des GEOsensors um einige Monate nach hinten verschoben. Der Grund liegt darin, daß unsere Partner vom Institute of Geophysics and Planetary Physics der Sripps Institution of Oceanography das Untergrundlabor nicht rechtzeitig fertigstellen konnten. Die Installation wird daher im Januar vorgenommen werden. – Nach den Modellrechnungen der Seismologen ist es vorteilhaft, wenn so ein Rotationssensor recht nahe also innerhalb von 100 Kilometern von einem Erdbebenherd stationiert ist. Die Region um Pinon Flat ist dazu prädestiniert. Außerdem betreibt dieses Observatorium dort bereits eine Reihe von seismischen Sensoren – wir fügen die neue Meßgröße „Rotation“ jetzt hinzu und hoffen, daß damit neue Erkenntnisse erzielt werden.
g-o.de: Kann der Geosensor bisherige Methoden der Erdbebenmessung ersetzen und welche zusätzlichen Informationen liefert er gegenüber einem herkömmlichen Seismographen?
Schreiber: Der GEOsensor wird sicherlich keine bestehenden Sensoren ersetzen. Da er aber eine vollkommen neue Observable – die Rotation – liefert, hoffen wir, daß dieses in der Seismologie einen neuen Bereich erschließt. Aus diesem Grund besteht unsere Arbeitsgruppe nicht nur aus Laserphysikern, sondern maßgeblich auch aus Seismologen. Wir sind daher auf die Ergebnisse sehr gespannt.
g-o.de: Gibt es bereits erste Ergebnisse und Erfolge?
Schreiber: Ja, durch die Verzögerung in der Fertigstellung des Kellerlabores bei unseren Partnern in Kalifornien, haben wir den Probebetrieb auf dem Geodätischen Observatorium Wettzell, wo der GEOsensor entwickelt wurde, weiter ausgedehnt. Auf diese Weise konnten wir bereits einige sehr weit entfernte große Erdbeben erfolgreich registrieren. Wir haben diese Meßdaten dazu verwendet, die einzelnen Funktionen des GEOsensors wie hohe Linearität und großer Dynamikumfang im Rotationssignal zu verifizieren.
(TU München – FS Wettzell, GEOTECHNOLOGIEN, 03.01.2005 – AHE)
