Der Pfadfinder aus dem Weltraum

Dank eines Laserstrahls, der 1969 die Mondoberfläche erreichte, kommen heute Schiffe auf See und Pkw auf der Landstraße sicher ans Ziel. Denn erst die Mondlandung machte das GPS-System möglich, das heute in jedem Navi arbeitet. Wie das?

Goddard
Quelle: NASA

Die Straße vor uns ist dunkel, am letzten Verkehrsschild sind wir vor zehn Minuten vorbeigefahren, das Licht unserer Autoscheinwerfer reicht nur 50 Meter in die Nacht. Früher war das der Moment, an dem uns leise Panik den Nacken hinabrieselte. Der Augenblick, in dem wir ein letztes Mal auf die Straßenkarte mit dem viel zu großen Maßstab blickten. Verzweifelt und fluchend und uns eingestehend, dass wir uns verfahren haben. Heute? Folgen wir einfach der Stimme aus unserem Navi. „In 500 Metern links abbiegen.“ Alles klar.

Dass uns das Navi sicher ans Ziel bringt – das verdanken wir unter anderem einer Technologie, die erstmals auf dem Mond getestet wurde. Denn die Crew der Apollo-11-Mission ließ 1969 neben Fußabdrücken auch einen Laserreflektor auf dem Mond zurück. Dieser Reflektor dient noch heute der genauen Bestimmung des Abstandes zwischen Erde und Mond. Er besteht aus einer Anordnung von 100 Prismen aus Quarzglas, das von Heraeus produziert wurde. Die NASA hatte dieses besondere Glas wegen seiner extremen Reinheit und seiner Haltbarkeit ausgewählt. Bei der Abstandsmessung wird ein Laserstrahl auf den Reflektor gerichtet und dann die Laufzeit des Lichtes zurück zur Erde gemessen.

Satellit
Quelle: NASA

Die genaue Position der Satelliten – bestimmt per Laserstrahl

Die Rückkehr dieses Laserstrahls war 1969 eine Sensation – und ein Startschuss. Denn aus dem Laser-Experiment entwickelte sich ein Standardtool der Satellitentechnik. Für den Einsatz vieler Satelliten ist es nämlich ganz entscheidend, ihre ganz exakte Position am Himmel zu kennen. Und ein Laserreflektor macht genau das möglich, denn er kann von Stationen auf der Erde per Laserstrahl angepeilt werden. Viele Satelliten, auch solche, die nichts mit der Navigation in unseren Autos zu tun haben, besitzen daher heute einen Laserreflektor. Hergestellt werden sie aus dem gleichen, robusten Quarzglas von Heraeus, das auch im Reflektor auf dem Mond verbaut wurde. Zahlreiche Satellitenmissionen wie z.B. die des Erdbeobachtungssatelliten JASON der NASA sind nur dank dieser Reflektoren möglich.

Das Global Positioning System (kurz GPS) wie wir es heute kennen, wurde übrigens in den 1970er Jahren, also kurz nach der Mondlandung, vom US-Verteidigungsministerium entwickelt und hilft, die exakte Position eines Menschen oder Fahrzeugs zu bestimmen – egal, wo man ist. GPS funktioniert dabei nach einem genial einfachen Prinzip. Mehr als 30 Satelliten umkreisen die Erde und senden Funksignale zu Erde, die zum Beispiel vom Navi in unserem Auto oder dem Handy in unserer Hosentasche empfangen werden. Mindestens vier Satelliten sind nötig, damit die Geräte unseren Standort berechnen können.

Die GPS-Satelliten werden von Bodenstationen auf der Erde regelmäßig per Laserstrahl anvisiert. Der Lichtimpuls trifft auf den Reflektor, der nicht größer als eine Briefmarke ist und der sich auf der Außenhaut des Satelliten befindet. Das Licht rast zurück vom Satelliten zu Erde und aus der dafür benötigten Zeit lässt sich die exakte Position des Satelliten berechnen. Und das funktioniert so gut, dass in Zukunft immer mehr Satelliten mit Laserreflektoren ausgestattet werden, für eine immer präzisere Navigation hier auf der Erde. Egal, ob wir mit einem Schiff auf dem Meer unterwegs sind, zu Fuß im Wald oder mit einem Auto in der Dunkelheit.

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