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Abstract

Die Geodäsie beschäftigt sich seit Kepler, Newton und Huygens im 17. Jahrhundert mit der Bestimmung von Figur, Orientierung und Gravitationsfeld der Erde. Mit dem Beginn des Raumfahrtzeitalters im Jahr 1957 entstand ein neuer Zweig der Geodäsie, die Satellitengeodäsie. Erst durch den Einsatz von Satelliten wurde die Geodäsie wirklich global, Ozeane waren keine Hindernisse mehr und die Erde konnte als Ganzes in konsistenten Messreihen erfasst und vermessen werden. Von besonderem Interesse war die Bestimmung der räumlichen Strukturen und schließlich der zeitlichen Veränderungen des Gravitationsfeldes der Erde. Die Kenntnis des Gravitationsfelds stellt die natürliche Brücke zur Erforschung der Physik des Erdinneren, der Zirkulation unserer Meere und neuerdings des Klimas dar. Heute werden aus den zeitlichen Veränderungen des Schwerefelds zentrale Erkenntnisse zum Klimawandel abgeleitet: zum Eismassenverlust in Grönland und der Antarktis, Meeresspiegelanstieg und generell zur Veränderung des globalen Wasserkreislaufs. Dies wurde erst möglich durch den Einsatz von sehr komplexen Schwerefeldsatelliten, man spricht von Satellitengravimetrie. In den ersten vierzig Jahren der Raumfahrt stützte sich die Satellitengravimetrie auf die Analysen der Bahnbewegungen von Satelliten. Wegen der ungleichmäßigen Verteilung der Observatorien, den anfangs noch ungenauen Messverfahren und den Unzulänglichkeiten der Auswertemodelle war die Rekonstruktion von globalen Modellen des Erdschwerefelds eine große Herausforderung. Diese Entwicklung wird im ersten Abschnitt dargestellt. Der in der letzten Dekade des 20. Jahrhunderts eingeleitete Übergang von passiven Satelliten zur Schwerefeldbestimmung zu mit spezieller Sensorik ausgestatteten Satelliten brachte entscheidende Fortschritte. Dies wird im zweiten Teil behandelt. In der zeitlichen Abfolge des Starts derartig neuer Satelliten werden Vorgeschichte, Missionsziele und Messprinzipien der seit dem Jahr 2000 geflogenen Missionen CHAMP, GRACE und GOCE skizziert und wesentliche wissenschaftliche Ergebnisse der einzelnen Missionen hervorgehoben. Es wird auch auf die besonderen Merkmale der erst 2018 gestarteten GRACE Follow On Mission eingegangen. In einem kurzen abschließenden Kapitel werden die Planungen zu einer nächsten Generation von Schwerefeldmissionen skizziert.