Bei dem Verfahren beobachten weltweit verteilt mehrere Radioteleskope das gleiche Objekt am Himmel. In Abb. 1 ist das Verfahren dargestellt: Die empfangenen Radiosignale werden aufbereitet, gemeinsam mit der von exakten Atomuhren erhaltenen Zeit digital aufgezeichnet und an einen sogenannten Korrelator gesandt. Dort wird durch Vergleichen der Aufzeichnungen festgestellt, wie groß der Zeitunterschied ist, den dasselbe Signal benötigt hat, um nach der ersten auch an den weiteren Stationen anzukommen. Mit dieser Information lässt sich dann der Abstand der Stationen auf weniger als einen Zentimeter genau bestimmen. In der Astrometrie wird das Verfahren auch zur Vermessung der Positionen der Radioquellen mit einer Präzision von durchschnittlich 0,00004 Bogensekunden genutzt. Dies ist so, als könnte man von der Erde aus auf dem Mond die Position eines Tennisballs bestimmen. Die Positionen der VLBI-Stationen tragen wesentlich zum globalen terrestrischen Referenzrahmen (ITRF) bei, dessen stabile Referenzpunkte deshalb auch ideal zur Vermessung der Erde eingesetzt werden können, um Veränderungen auf der Erde mit hoher Präzision festzustellen.

Diese Änderungen beruhen auf Phänomenen, wie zum Beispiel globaler Meeresspiegelanstieg, Gezeitenwirkungen oder der tektonischen Plattenbewegung. Bei der Berechnung müssen freilich noch zahlreiche Störeinflüsse berücksichtigt werden. So werden die Radiowellen in der Atmosphäre "abgebremst". Gerade in der untersten Schicht, der etwa zehn Kilometer hohen Troposphäre, spielt sich unser Wetter ab. Die Laufzeitunterschiede liefern hier über längere Zeiträume betrachtet wichtige Informationen über das Erdklima. Und schließlich sind auch die Rotationsschwankungen der Erde selbst zu berücksichtigen, die dazu führen, dass der Pol seine Lage ändert (Polbewegung) und die Länge eines Tages geringfügig variiert. Die aus den VLBI-Messungen gewonnenen Ergebnisse sind äußerst aufschlussreich: In Abb. 2 ist zu erkennen, wie sich die knapp 6.000 Kilometer entfernten Stationen in Westford (USA) und Wettzell (D) aufgrund der Kontinentaldrift um knapp zwei Zentimeter pro Jahr auseinanderbewegen. Die abnehmende Streuung der Grafik lässt den Fortschritt in der Messpräzision erkennen. Langfristige Klima- und Umweltentwicklungen sind aufgrund der hohen Genauigkeit der VLBI-Ergebnisse ebenfalls gut beobachtbar.

Neben den natürlichen extragalaktischen Radioquellen (Quasare, Radiogalaxien (Abb. 3), und BL Lac Objekte), können mit demselben Instrumentarium auch künstliche Radioquellen beobachtet werden, wodurch die Beobachtung von Satelliten oder Raumsonden ermöglicht wird. Hierfür müssen im Vergleich zur geodätischen VLBI neben den technischen insbesondere die theoretischen Voraussetzungen und Modelle bereitgestellt oder entsprechend angepasst bzw. erweitert werden. Das Verfahren der differentiellen VLBI (D-VLBI) ist für solche Anwendungen von besonderem Interesse.

Neben der Navigation von Raumsonden und der Berechnung der Ephemeriden können derartige Beobachtungen für die Verknüpfung verschiedener Referenzrahmen und unterschiedlicher geodätischer Beobachtungstechniken eingesetzt werden. Die VLBI-Gruppe am GFZ untersucht schwerpunktmäßig diese Anwendungen wobei die Verbindung zwischen den Referenzrahmen der VLBI und der GNSS (Global Navigation Satellite Systems) von besonderem Interesse ist (Abb. 4).

• International VLBI Service for Geodesy and Astrometry (IVS)

• European VLBI Group for Geodesy and Astrometry (EVGA)

Mitglieder (in alphabetischer Reihenfolge):

• Georg Beyerle, Softwareentwicklung für die geodätische/astrometrische VLBI-Datenanalyse
• Sujata Dhar (Doktorand), Modellierung und Vorhersage von Erdorientierungsparametern, Kombination geodätischer Weltraumverfahren
• Robert Heinkelmann, Leiter der VLBI-Arbeitsgruppe, Repräsentant des GFZ-IVS-Analysezentrums, zälestische und terrestrische Bezugsrahmen, Erdrotationsanalyse und -Validierung, troposphärische und ionosphärische Effekte
• Chaiyaporn Kitpracha (Doktorand), troposphärische Effekte in VLBI- und GNSS-Beobachtungsdaten und troposphärische Ties
• Harald Schuh, Direktor des Dept. 1 "Geodäsie” am GFZ, früherer Präsident der Internationalen Assoziation für Geodäsie (IAG), früherer Vorsitzender des Internationalen VLBI Service für Geodäsie und Astrometrie (IVS)
• Minghui Xu, Vergleich von Radio- und optischen Himmelsreferenzrahmen, Referenzrahmen-Bestimmung und globale Lösungen (AGORA)

Ehemalige Mitglieder (in alphabetischer Reihenfolge):
James Anderson
Kyriakos Balidakis
Santiago Belda
Susanne Glaser
Suxia Gong
Okky Syahputra Jenie
Maria Karbon
Li Liu
Susanne Lunz
Nicat Mammadaliyev
Sadegh Modiri
Pakize Küreç Nehbit
Tobias Nilsson
Shrishail Raut
Benedikt Soja
Jungang Wang

Mehr Informationen: siehe pdf-Datei