Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHRHochaufgelöste Radarbilder vom Mond
Die Antenne des Zielverfolgungsradars TIRA ist 34 Meter groß – und dennoch zu klein, um die Oberfläche des Mondes aufzulösen. Die Forschenden des Fraunhofer FHR nutzen daher die Bewegung von Erde und Mond und erzeugten eine mehrere hundert Kilometer große virtuelle Antenne. Das Ergebnis: Eine hochauflösende Radarabbildung der Mondoberfläche und – deutlich wichtiger – der Nachweis, dass das neue Radarsystem äußerst stabil läuft.
Die Mondoberfläche in Hochauflösung: Das zeigen neue Bilder des Zielverfolgungsradars TIRA des Fraunhofer FHR. So schön diese Abbildungen auch anzuschauen sind, ging es nicht um den Mond an sich – schließlich gibt es bereits hochauflösende Bilder seiner Oberfläche, auch ist das Tracking-Radar nicht für abbildende Messungen gemacht. »Ziel der Aufnahmen war vielmehr, die Systemstabilität des Radars zu überprüfen«, erläutert Dr. Florian Behner, Wissenschaftler am Fraunhofer FHR. Denn TIRA soll sowohl einen neuen Empfänger als auch eine neue Sendeeinheit erhalten – lediglich der bisherige Sendeverstärker, der die hohe Leistung erzeugt, bleibt erhalten. Der Einbau der neuen Herzstücke steht im Laufe des Jahres 2025 an. Für eine erste Testmessung wurden alle Komponenten miteinander verbunden und im Prototypen-Status getestet. Testobjekt: Mondoberfläche.
Testobjekt: Mond
Generell gilt: Je größer die Antenne, desto schmaler ist ihr Strahl. Die 34-Meter große TIRA-Antenne hat einen sehr präzisen Strahl, schließlich soll TIRA auch kleine Objekte entsprechend in großer Entfernung entdecken können. Ihre Radarkeule entspricht im L-Band bei 1,33 Gigahertz dem scheinbaren Durchmesser des Mondes, sichtbar wäre also lediglich ein Punkt. Doch machten sich die Forschenden die Bewegungen des Mondes und der Erde zunutze. »Da die Erde bei jeder Aufnahme eine andere Position zum Mond einnimmt, haben wir die Signale über einen längeren Zeitraum aufgezeichnet. Wir setzten unsere TIRA-Antenne – virtuell, versteht sich – durch die Bewegung der Erde mehrfach nebeneinander und erhielten somit eine mehrere hundert Kilometer oder gar tausend Kilometer große Antenne. Man spricht dabei von einer synthetischen Apertur«, sagt Behner. »Das funktioniert allerdings nur, wenn die Antenne von TIRA kohärent und über die gesamte Messdauer von einer halben Stunde stabil ist.« Das scharfe Bild der Mondoberfläche ist daher nicht nur schön anzusehen, sondern zeigt: Das System lief stabil. Diese Stabilität ist für den späteren Betrieb des neuen TIRA-Radars äußerst wichtig. Denn nur mit einem stabilen System lassen sich die Signalenergien über mehrere Pulse hinweg kohärent integrieren, was wiederum die Präzision nach oben treibt.