Lokale VLBI Messungen an der Station Wettzell

Abstract

Bei der Very Long Baseline Interferometry (VLBI) beobachten global verteilte Stationen extragalaktische Radioquellen. Die primäre Beobachtungsgröße ist die Differenz in den Ankunftszeiten der von den Radioquellen ausgesandten Strahlung. Die VLBI ist das einzige moderne geodätische Weltraumverfahren, mit dem alle fünf Erdorientierungsparameter (EOP) bestimmt werden können. In den letzten Jahren wurden vermehrt VLBI Antennen der neuesten Generation (VGOS) errichtet, welche nun gemeinsam mit den älteren Antennen (Legacy) beobachten. Im Zuge dieser Arbeit wurde die Verknüpfung dieser beiden Systeme am geodätischen Observatorium Wettzell in Deutschland untersucht und mit terrestrischen Tachymetermessungen verglichen. Durch immerzu steigende Genauigkeitsanforderungen ist die bestmögliche Verknüpfung dieser beiden Systeme unerlässlich. Für die Auswertung wurden insgesamt 27 lokale Sessions an der Station Wettzell, im Zeitraum von 2014 bis 2020 untersucht. Beobachtet wurde jeweils von den drei in Wettzell vorhandenen VLBI Antennen, bei denen es sich um eine Legacy und zwei baugleiche VGOS Antennen handelt. Die Messungen wurden jeweils in Bezug auf ihre lokale Ost-, Nord- und Höhenkomponente untersucht. Beim Vergleich der Tachymetermessungen mit jenen der VLBI fällt auf, dass es vor allem in der Höhenkomponente eine Differenz von etwa 5 Millimetern gibt. Dadurch, dass die älteren und größeren Legacy Antennen bekanntermaßen unter Einflüssen der Gravitation stärker deformiert werden als VGOS Antennen, liegt es nahe, dass diese Differenz aus der Nichtberücksichtigung dieser Effekte resultiert. Je nach Verkippung (Elevation) der Antennen wirkt der Einfluss der gravitativen Deformation dabei unterschiedlich. Da es für die Legacy Antenne in Wettzell zum Zeitpunkt der Auswertung noch kein Modell zur Korrektur dieses Einflusses gab, wurde das Modell der VLBI Antenne in Onsala verwendet, welches bauähnlich zu jenem in Wettzell ist. Nach Verwendung des Modells konnte die Differenz der VLBI Messungen zu den terrestrischen Messungen deutlich verringert werden. Im Mittel beträgt diese in der Höhenkomponente nach der Korrektur der gravitativen Deformation nur noch -0.8mm. Die Ost- und Nordkomponente sind von den Einflüssen der gravitativen Deformation kaum betroffen, die Mittelwerte vor und nach Verwendung des Modells sind ident (0.1mm und -0.2mm).

In Very Long Baseline Interferometry (VLBI), globally distributed stations observe extragalactic radio sources. The primary observable is the difference in the arrival times of the radiation emitted by the radio sources. VLBI is the only modern space geodetic method that can be used to determine all five Earth Orientation Parameters (EOPs).In recent years VLBI antennas of the latest generation (VGOS) have been built, which now monitor together with the older antennas (Legacy). In the course of this work, the interconnection of these two systems was investigated at the geodetic observatory Wettzell in Germany and results were compared with terrestrial tachymetry measurements. Due to ever increasing accuracy requirements, the best possible combination of these two systems is essential. For the evaluation, a total of 27 local sessions at the station Wettzell, in the period from 2014 to 2020, were investigated. Observations were made from the three VLBI antennas in Wettzell, which are a legacy and two identical VGOS antennas. The measurements were examined in relation to their local eastern, northern and height components. When comparing the tachymeter measurements with those of the VLBI, it is noticeable that there is a difference of about 5 millimetres in the up component. Since older and larger legacy antennas are known to be more deformed under the influence of gravity than VGOS antennas, it is likely that this difference results from disregarding these effects. Depending on the tilt (elevation) of the antennas, the influence of the gravitational deformation has a different effect. Since there was no model for the Legacy Antenna in Wettzell at the time of the evaluation, the model of the VLBI antenna in Onsala was used, which is similar in design to the one in Wettzell. After using the model, the difference between VLBI measurements and terrestrial measurements was significantly reduced. On average, the difference in the height component after correction of the gravitational deformation is only -0.8mm. The eastern and northern components are hardly affected by the influence of the gravitational deformation, the mean values before and after using the model are identical (0.1mm and -0.2mm).