Als europäischen Beitrag zur Erkundung des Sonnensystems führt die ESA unter anderem Missionen zu den Planeten Mars, Venus und Merkur sowie zu einem Kometen durch. Das Institut für Raumfahrttechnik der Universität der Bundeswehr München ist maßgeblich an diesen Missionen beteiligt. Ziel der ESA Missionen Rosetta, Mars Express und Venus Express ist die Erforschung des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko sowie der Planeten Mars und Venus. Zur Erforschung der Himmelskörper wurde in die Satelliten neben anderen Experimenten auch Radio Science Experimente integriert. Ein Radio Science Experiment ermittelt aus den Veränderungen des Mikrowellen-Trägersignals der Nachrichten-Strecke Schwerefelder, Oberflächeneigenschaften der Körper und Höhenprofile in der Atmosphäre vom Brechungsindex, von der Dichte und der Temperatur. Die Observablen sind Dopplerfrequenzversatz, Polarisation, Leistung bzw. Amplitude und die Phase. Die Durchführung und Planung der Radio Science Experimente erfordert eine genaue Kenntnis der Phasenstabilität des Trägersignals und der Laufzeiten in den elektronischen Komponenten des Satelliten und der Bodenstation. Zusätzlich erfordern die Einzelexperimente in den jeweiligen Satelliten-Missionen bestimmte Lageregelungsmanöver bezüglich der Ausrichtung der Hochgewinnantenne. Diese Arbeit trägt diesen Bestandteilen Rechnung und ist im Wesentlichen in drei Abschnitte gegliedert. Der erste Abschnitt stellt die theoretischen Grundlagen für die Signalausbreitung von Mikrowellen in Medien mit ortsabhängigem Brechzahlprofil zusammen. Das auf diesen Grundlagen basierende und speziell entwickelte Ray-Tracing-Programm nimmt für die Planetenatmosphäre der Venus einen sphärisch symmetrischen höhenabhängigen Brechungsindex an. Zur Bestimmung der wichtigsten Messgröße im Radio Science Experiment, die Dopplerfrequenzverschiebung, behandelt der zweite Teil dieser Arbeit Simulationsrechnungen zum Teilexperiment \"Planetenokkultation\" (Abschattung der Sichtlinie zwischen dem Satelliten und der Bodenstation durch den Planeten) an der Venus. Mit dem Ray-Tracing-Programm können zur Vorbereitung der Mission Dopplerfrequenzverschiebungen aufgrund des Einflusses eines atmosphärischen bzw. ionosphärischen Mediums berechnet werden. Des weiteren kann die Beeinflussung der Signalleistung in der Atmosphäre/Ionosphäre durch die Krümmungsänderungen der Strahlen (defocusing loss) und durch Absorption bestimmt werden. Weiterhin wird zum Zwecke der späteren Datenanalyse auf Methoden eingegangen, die es erlauben aus dem gemessen Dopplereffekt bei Kenntnis der Bahndaten die atmosphärischen/ionosphärischen Höhenprofile des Planeten zu bestimmen. In den Missionen Rosetta und Venus Express wird zum ersten Mal bei einer Kometenmission und bei einer Mission zur Venus im Satelliten eine hochstabile Quarz Referenzfrequenzquelle (USO = ultra stable oscillator) eingesetzt. Zur Überprüfung der Radio Science Anforderungen an die Signalstabilität wurden dazu Testmessungen an den HF-Komponenten der Satelliten durchgeführt. Der dritte Teil der Arbeit befasst sich mit dem Aufbau von Messkonfigurationen zur Bestimmung bestimmter Signalparameter (wie Stabilität der Frequenz, die Gruppenlaufzeit und das Frequenzspektrum = Einseitenband-Phasenrauschen) und den Messergebnissen an elektronischen Komponenten im Signalweg der Satelliten Rosetta und Mars Express. Es wurden Messungen an der kohärenten Sende-Empfangs-einheit, dem Satelliten Referenzoszillator (USO), am Transponder im Ein-Weg-Mode und am Endverstärker im X-Band (der TWTA) durchgeführt. Mit dem Messaubau und den Testmesungen konnte gezeigt werden, dass die wissenschaftlichen Anforderungen der Mission erfüllt werden können.    «

Als europäischen Beitrag zur Erkundung des Sonnensystems führt die ESA unter anderem Missionen zu den Planeten Mars, Venus und Merkur sowie zu einem Kometen durch. Das Institut für Raumfahrttechnik der Universität der Bundeswehr München ist maßgeblich an diesen Missionen beteiligt. Ziel der ESA Missionen Rosetta, Mars Express und Venus Express ist die Erforschung des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko sowie der Planeten Mars und Venus. Zur Erforschung der Himmelskörper wurde in die Satelliten neb...    »