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Engl. Lab colour model; das Farbsystem CIE L*a*b (vereinfacht als Lab bezeichnet) beschreibt die dem menschlichen Auge sichtbaren Farben unabhängig von technischen Einrichtungen wie Monitoren und Druckern durch einen eindeutigen Wert. Um eine Farbe zu beschreiben, werden drei Parameter definiert:
Das Lab-Farbmodell wird in Adobe Photoshop verwendet. Es ist gut geeignet für Zwecke der Panbildschärfung.
Engl. Akronym für Large Area Crop Inventory Experiment, NASA-Projekt zur landwirtschaftlichen Ertragsschätzung. Es wurde 1970 mit dem Ziel begonnen, die Weizenernte in den Hauptanbaugebieten (USA, Kanada, Argentinien, UdSSR) vorauszusagen. Dabei dienten Landsat-MSS-Daten zur Ermittlung der Anbauflächen nach einem regional orientierten Stichprobenverfahren. Die Vorhersage der Erträge erfolgte dann über agrarmeteorologische Modellrechnungen. Das Ziel, die tatsächlichen Erträge auf mindestens 10 % genau vorauszuschätzen, wurde trotz größerer Fehler im einzelnen erreicht. Mit ähnlichen Methoden werden auch für die Nahrungsmittelproduktion in Afrika Voraussagen gemacht, um den häufigen Hungerkatastrophen vor allem in der Sahelzone durch ein Frühwarnsystem zu begegnen.
Engl. Akronym für Laser Geodynamics Satellite-1; 1976 begonnene
und weiterhin operationelle Satellitenmission der NASA
zu Geodäsie, Erdkrustenbewegungen und Schwerefeldmessungen mittels Laserentfernungsmessung.
Der 5858 bis 5958 km hohe Orbit des Satelliten
ist geneigt (110°) und nicht-sonnensynchron. Durch die Verwendung von Schwermetallen eine Masse von 411 kg. Zusammen mit dem geringen Durchmesser von ca. 60 cm bedeutet dies, dass nicht-gravitative Störkräfte kaum Einfluss haben (nur geringe Bahnstörungen). Daher ist seine Bahn außerordentlich stabil und kann zur genauen Bestimmung von übergeordneten Vermessungspunkten und des Fundamentalsystems der Geodäsie und Astronomie verwendet werden. Die Umlaufzeit
beträgt 225 min.
Der nahezu identische LAGEOS-2 wurde von der italienischen Weltraumagentur gebaut und 1992 von einem Space Shuttle ausgesetzt. Es gibt Pläne für einen LAGEOS-3 als gemeinsame Mission von Frankreich, Deutschland, Großbritannien, Italien, Spanien und den USA.
Die LAGEOS-Satelliten haben die Gestalt einer Kugel, die 426 Laserreflektoren trägt. Diese werfen auftreffendes Licht genau in die Einfallsrichtung zurück und erlauben im Wege des Satellite Laser Ranging (SLR) eine genaue Distanzmessung zwischen terrestrischen Observatorien und dem Satelliten. Die dabei eingesetzte Laufzeitmessung erfolgt nach Empfang des Licht-Echos durch ein Teleskop durch einen von den Photonen ausgelösten Intervallzähler.
Von den etwa 20 weiteren Lasersatelliten ist der französische Starlette der nächstwichtigste. Er ist ähnlich aufgebaut, hat die Größe eines Fußballs und wiegt 47 kg.
Weitere Informationen:
Syn. Librationspunkt; nach dem italienischen Mathematiker und Astronomen Joseph-Louis Lagrange (1736-1813) benannte Position im Weltraum, an der sich die Gravitationskräfte zweier umeinander kreisender Körper von erheblicher Masse – zum Beispiel Sonne und Erde – gegenseitig aufheben, so dass sie für einen dritten Körper (mit im Verhältnis zu den anderen beiden verschwindend geringer Masse) einen Gleichgewichtspunkt schaffen, der bewirkt, dass sich die Position der drei Körper zueinander nicht verändert. Lagrange-Punkte sind demnach Orte im Weltraum, an denen zum Beispiel ein Satellit im Verhältnis zu zwei anderen Körpern stabil positioniert ist.
Für das System Sonne-Erde-Mond gibt es fünf
verschiedene Lagrange-Punkte, sie besitzen die Bezeichnungen L1 bis L5. Raumfahrtmissionen nutzen im Wesentlichen die Lagrange-Punkte L1 und L2.
Der innere Lagrange-Punkt L1 im System Erde – Sonne dient seit 1995 als "Basis" zur Sonnenbeobachtung. In seiner Nähe wo die Anziehungskraft der Erde jener der Sonne entspricht, ist auf der Verbindungslinie Erde-Sonne seit 1995 der Sonnenbeobachtungssatellit SOHO mit einem Bündel von 12 Messinstrumenten stationiert. L1 ist 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt und wird von SOHO langsam im Radius von rund 600.000 km umrundet. Dort soll auch die Raumsonde Genesis mit Instrumenten zur Erforschung des Sonnenwinds positioniert werden.
Der Lagrange-Punkt L2 befindet sich 1,5 Millionen Kilometer außerhalb der Erdumlaufbahn um die Sonne und eignet sich besonders für Weltraumbeobachtungen. So sind die Teleskope Planck Surveyor und Herschel sowie 2018 das James Webb Space Telescope auf diesem Punkt stationiert.
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Lagrangepunkte Position der fünf Lagrange-Punkte (L1, …, L5) in einem System aus Zentralgestirn (gelb) und Planet (blau). |
Engl. Akronym für Leaf Area Index; s. Blattflächenindex
Die Oberflächenbedeckung wie z.B. Ackerfrüchte und Wasser, die auf einer Fläche vorhanden ist. Begriff im Umfeld der Fernerkundung, die versucht, diese Landbedeckung aus der spektralen Signatur zu ermitteln.
Engl. Land Surface Temperature (LST); wichtiger Parameter für eine Vielzahl von regionalklimatologischen und physisch-geographischen Fragestellungen.
Grundsätzliches:
Alle Betrachtungen über die Größe 'Landoberflächentemperatur' erfordern eine Definition der drei Komponenten "Land", "Oberfläche" und "Temperatur". Dies scheint auf den ersten Blick trivial zu sein, im Kontext von in situ-Messungen und von Fernerkundung ist es nicht trivial:
Bereits die praktische Durchführung der Temperaturmessungen macht den Vergleich schwierig. Die typischen Fehler von Thermometer- und Radiometermessungen, wie auch das oben beschriebene Problem bei der Bestimmung der Oberfläche sind die Gründe dafür. Darüberhinaus gibt es prinzipielle Unterschiede, die in der letzten Konsequenz einen Vergleich von Temperaturen nicht gestatten, die zum einen auf thermodynamischen und zum anderen auf radiometrischen Messungen beruhen:
Weder die thermodynamische Messweise Oberflächentemperaturen zu messen, noch die radiometrische Bestimmung führen prinzipiell zu 'falschen' Temperaturen. Die Verwendung des jeweiligen Messverfahrens kann allerdings falsch sein. Zum Beispiel ist für die Bestimmung der thermischen Charakteristik einer Stadt die Fernerkundung besser geeignet. Für andere Anwendungen mag das Thermometer am Boden vorzuziehen sein.
Einsatzfelder:
Unbestritten ist aber die grundsätzliche Bedeutung der Landoberflächentemperatur für unterschiedlichste Einsatzfelder.
Mit Hilfe der Temperaturinformation können thermische Belastungsgebiete in Städten
oder landwirtschaftlichen Gunst- und Ungunstgebieten kartiert und ausgewiesen werden.
Temperaturkarten erlauben auch die Analyse des ausgleichenden Einflusses der
Vegetation auf sog. “Hot Spots” in Städten. Bislang werden die Temperaturen punktuell
in ca. 2 Meter Höhe an den verschiedenen meteorologischen Stationen gemessen.
In stark besiedelten Regionen ist dieses Stationsnetz relativ dicht, jedoch in den
meisten ländlichen Regionen der Welt fehlen solche Daten gänzlich.
Die Fernerkundung der Oberflächentemperatur mit aus dem Weltraum betriebenen
Sensoren bietet enorme Vorteile: die Messdaten werden flächendeckend, kontinuierlich
und schnell verfügbar. Jedoch ist die routinemäßige Berechnung der Bodentemperaturen
kein leichtes Unterfangen, da die störenden Atmosphäreneinflüsse korrigiert
und der spezifische Einfluss des Emissionsvermögens der Landoberflächen abgeschätzt
werden muss. In den letzten Jahren hat diese Problematik die Fernerkundung
stark beschäftigt, so dass heute eine Vielzahl von Methoden zur Ableitung der
Bodentemperaturen existiert.
Im DLR werden täglich AVHRR-Daten zur Bestimmung der Landoberflächentemperaturen
herangezogen. Die dabei angewandte Methode beruht auf dem sogenannten “split-window” Verfahren. Hierbei werden die dicht nebeneinanderliegenden Wasserdampfabsorptionsfenster
(10,5 μm; 11,5 μm) zur Korrektur des atmosphärischen Einflusses
genutzt. Um die Emissionsgrade der Landoberflächen abzuschätzen, wird eine von Van de Griend & Owe (1993) vorgeschlagene empirische Methode benutzt. Diese Autoren stellten in einem aufwendigen Feldexperiment einen direkten Zusammenhang zwischen dem Emissionsgrad der Vegetation und dem Vegetationsindex (NDVI) her.
| Temperaturanstieg während der Hitzewelle in Europa vom 28. Juli - 10. August 2003 abgeleitet aus NOAA-AVHRR Daten | |
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Linkes Bild: mittlere Nachttemperaturen im Zeitraum
Rechtes Bild: mittlere Nachttemperaturen im Zeitraum |
| Quelle: Satellitenbasierte Fernerkundung klimarelevanter Parameter in der Atmosphäre im Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt, (Bittner, M. et al., DWD Klimastatusbericht 2004) | |
Die obige Abbildung zeigt in einer
Gegenüberstellung den dramatischen Temperaturanstieg während der Hitzewelle
in Europa vom 28. Juli - 10. August 2003. Seit 1998 werden im DLR zweimal täglich
Thermalkarten von Europa erstellt. Aus den Tageswerten werden wöchentliche und
monatliche Temperaturmittelwerte gerechnet.
Alle Daten sind über das Internet verfügbar (World Data Center for Remote Sensing of the Atmosphere, DLR).
Weitere Informationen:
US-amerikanisches Fernerkundungssystem aus einer Serie von mehrfach weiterentwickelten Satelliten, die seit 1972 in ihre Umlaufbahn gebracht wurden, zuletzt im Jahre 1999 Landsat-7 ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus). Die Spektralbereiche des Systems sind für eine Differenzierung von Landoberflächen ausgelegt, Gleiches gilt für die Bodenauflösung von 30 x 30 Metern hinsichtlich vieler Aufgabenstellungen. Landsat-Satellitenaufnahmen werden deshalb häufig für Landnutzungsklassifikationen, für geologisch/mineralogische Explorationsarbeiten, Erntevorhersagen, Waldzustandserhebungen, Katastrophenmanagement und kartographische Arbeiten herangezogen.
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Landsat 7 Links:
Schematisches Diagramm Rechts: Landsat 7 im Orbit mit beobachteter Bodenspur http://science.nasa.gov/missions/landsat-7/ |
Es wurden für die systematische Aufnahme vom Satelliten kreisförmige, polnahe und sonnensynchrone Umlaufbahnen gewählt, um praktisch die ganze Erdoberfläche beobachten zu können. Die Satellitenbahn behält ihre Lage im Raum bei, aber durch die Rotation der Erdkugel wandert die Erdoberfläche unter dieser Bahn hindurch. Die Bodenspuren der aufeinanderfolgenden Umläufe sind deshalb etwas gegenein-ander versetzt. Die Bahnparameter sind so gewählt, dass nach und nach die ganze Erdoberfläche aufgenommen werden kann und sich der Vorgang bei den Landsat-4, -5 und -7 nach 16 Tagen wiederholt. Die Polkappen werden nicht erreicht, da die Satellitenbahn gegen die Äquatorebene nicht genau um 90 Grad geneigt ist. Die Bahnen von Landsat-5 und Landsat-7 sind derart gegeneinander versetzt, dass alle 8 Tage ein Überflug durch einen der beiden Satelliten erfolgt.
Die Satelliten wurden mit optisch-mechanischen Scannern, nämlich Landsat-1 bis -5 (ab 1972) mit dem Multispectral Scanner (MSS), Landsat-4 und -5 (ab 1982) zusätzlich mit dem Thematic Mapper (TM), und Landsat-7 (ab 1999) mit dem ETM+. Die Daten der verschieden alten Systeme sind kompatibel, was der Erfassung von Veränderungen zugute kommt.
| Landsat 4, 5 (1 - 3) Multispectral Scanner |
Landsat 4, 5 Thematic Mapper |
Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus |
|
|---|---|---|---|
| Betrieb | seit 1972 | seit 1982 | seit 1999 |
| Flughöhe | 705 km (915 km) | 705 km | 705 km |
| Wiederholrate | 16 (18) Tage | 16 Tage | 16 Tage |
| Streifenbreite | 185 km | 185 km | 185 km |
| Pixelgröße | 79 x 79 m2 | 30 x 30 m2 | 30 x 30 m2 |
| Spektralkanäle | 1 (4) 0,50-0,60 µm 2 (5) 0,60-0,70 µm 3 (6) 0,70-0,80 µm 4 (7) 0,80-1,10 µm |
1 0,45-0,52 µm 2 0,52-0,60 µm 3 0,63-0,69 µm 4 0,76-0,90 µm 5 1,55-1,73 µm 7 2,08-2,35 µm |
1 0,45-0,52 µm 2 0,52-0,60 µm 3 0,63-0,69 µm 4 0,76-0,90 µm 5 1,55-1,73 µm 7 2,08-2,35 µm |
| Thermalkanal | 6 10,4-12,5 µm (120 x 120 m2) |
6 10,4-12,5 µm (60 x 60 m2) |
|
| Panchromatischer Kanal (15x15 m2) | 8 0,52-0,90 µm | ||
Weitere Informationen:
Die Strahlung, deren Wellenlängen größer als 0,4 Mikrometer sind, was der Strahlung entspricht, die von der Erde und der Atmosphäre ausgesandt wird.
Engl. Akronym für light amplification by stimulated emission of radiation, also Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsfreisetzung; im Bereich der Fernerkundung ein aktives Instrument. Laserlicht kann im Spektralbereich zwischen Infrarot- und Ultraviolettstrahlung erzeugt werden und ist monochromatisch (eine Spektrallinie) sowie kohärent – ein Lichtstrahlenbündel ist kohärent, wenn sich alle seine Wellen bzw. Photonen phasengleich ausbreiten. Dies ist der Grund, weshalb sich Laserlicht mit extrem hoher Intensität, äußerst geringer Strahlaufspaltung und hoher Farbreinheit (Frequenzschärfe) erzeugen lässt.
Methode zur Bestimmung des Abstands Erde-Mond sowie zur Entfernungsmessung zu Satelliten und zur Positionsbestimmung von Satelliten (Satellitengeodäsie) nach dem Puls-Echo-Verfahren (also mit einer Laufzeitmessung).
Ein
Impulslaser generiert eine Folge pikosekundenlanger Laserpulse, die über
ein optisches Teleskop auf einen Satelliten gerichtet sind. Das Teleskop wird
dem Satelliten nachgeführt. Der Satellit, ausgestattet mit Retroreflektoren,
leitet die Laserpulse wieder zurück zur Bodenstation. Hier werden sie vom
Teleskop wieder empfangen und auf einen Detektor geleitet. Die Entfernung berechnet sich aus der Laufzeit, multipliziert mit
der Lichtgeschwindigkeit. Ein Laufzeitmesssystem erfasst die Laufzeitdifferenz
zwischen den ausgesendeten und empfangenen Laserpulsen. Die Messgenauigkeit
ist abhängig von der Länge des Laserpulses, dem Detektor und dem Laufzeitmeßsystem.
Der Einfluß der Atmosphäre (troposphärische Refraktion) wird
modellmäßig berücksichtigt. Neuere Laserentfernungsmeßsysteme
nutzen heute zur Bestimmung des atmosphärischen Einflusses simultane Messungen
auf zwei unterschied-lichen Wellenlängen.
Die Laufzeitdifferenz der in der Wellenlänge unterschiedlichen Impulse,
die synchron ausgesendet werden, wird mit Streakkameras gemessen. Weltweit gibt
es etwa 40 Laserentfernungsmeßsysteme. Die internationale Zusammenarbeit
wird im Rahmen des International Laser Ranging Service (ILRS) koordiniert.
| Laserentfernungsmessungen zu künstlichen Satelliten
Am Ausgangspunkt startet der ausgehende Laserpuls eine Stoppuhr, das zurückkehrende Licht löst einen Stoppuls aus. Die gemessene Zeit ist die Laufzeit des Lichtpulses. Diese Laufzeit mit der Lichtgeschwindigkeit multipliziert ergibt eine Strecke, die der doppelten Entfernung vom Messsystem zum Satelliten entspricht. Da das Licht durch die Atmosphäre läuft, sind noch Korrekturen anzubringen, die die Refraktion des Lichtes berücksichtigen. Das Verfahren ist den allgemein bekannten Radarverfahren vergleichbar und ist auf den ersten Blick einfach. Quelle: http://www.fs.wettzell.de/WLRS/inf_mend.html |
Laserentfernungsmeßsysteme erlauben es heute, Entfernungen bis zu geostationären Satelliten mit Zentimetergenauigkeit zu messen. Laserentfernungsmessungen zum
Mond (LLR), beruhen auf Laufzeitmessungen von Laserpulsen zu den Reflektoren
auf der Mondoberfläche, die von den bemannten Raumfahrtmissionen der Amerikaner
zum Mond (Apollo-Missionen 11, 14 und 15) sowie von der sowjetischen automatischen
Mondmissionen Lunar 17 und 21 ausgesetzt wurden. Nur sehr leistungsfähige
Laserentfernungsmeßsysteme sind in der Lage, die Entfernung zum Mond zu
messen.
Die erreichbare Genauigkeit der Zeitmessung (unter 10-10 s) erlaubt eine Genauigkeit der Entfernungsmessung von unter einem Zentimeter und soll bis auf wenige Millimeter verbessert werden. Zur Auswertung der Daten und der Berechnung der Mondbahn, d.h. der Positionsbestimmung zu beliebigen Zeitpunkten, müssen die Allgemeine Relativitätstheorie verwendet und alle grösseren Körper des Sonnensystems einbezogen werden. Auch die Auswirkungen der Gravitation der Sonne auf die Lichtausbreitung (Laufzeitverlängerung, Strahlkrümmung) ebenso wie die Kontinentaldrift und die Gezeitenverformung der Erde sind bei diesen Genauigkeiten zu berücksichtigen.
Flächenhaft abtastende, flugzeuggestützte Sensoren,
die zur direkten Erfassung der topographischen Geländeoberfläche dienen.
Der Laserstrahl wird durch den Scanner an Bord eines Flugzeuges quer zur Flugrichtung
abgelenkt. Dadurch wird ein Geländestreifen quer zur Flugrichtung abgetastet.
Die Entfernung zur Erdoberfläche wird über Laufzeitmessung ermittelt.
Die äußere Orientierung, d.h. die Position und die Lage des Sensors
im Raum errechnet sich aus einem GPS-System und einem inertialen Navigationssystem.
Zusammen mit der Scanwinkelmessung lässt sich für jeden Reflexionspunkt
des Laserimpulses auf der Erdoberfläche die Position ableiten.
Die direkte Erfassung der topographischen Geländeoberfläche mit profilierenden
oder scannenden Lasersensoren hat in den vergangenen Jahren ihre Leistungsfähigkeit
insbesondere in Waldgebieten mehrfach durch Testflüge unter Beweis gestellt.
Der Vorteil der Laserscanning-Techniken ist in der vollständigen digitalen
Weiterverarbeitung zu sehen, die dann off-line im Büro geschieht.
Die auf dem Markt für unterschiedliche Einsatzzwecke angebotenen Laserscanner können nach dem Messprinzip unterschieden werden in:
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Prinzip des Laserscanners Eine in den letzten Jahren entwickelte Alternative zur Luftbildphotogrammetrie stellt die Vermessung des Geländes durch in Flugzeuge eingebaute Laserscanner dar. Mit deren Hilfe kann sogar in Waldgebieten die Geländeoberfläche mit hoher Genauigkeit vermessen werden, ebenso wie die darauf befindlichen Objekte. Quelle: http://www.hs-karlsruhe.de/servlet/PB/menu/1033666_l1/index.html |
Hinsichtlich des Scanprinzips kann noch zwischen Scannern mit kippenden oder rotierenden Spiegeln bzw. mehrfach nebeneinander-liegenden Laserdioden, wobei jeder Diode eine bestimmte Meßrichtung zugewiesen wird, differenziert werden. Die Öffnungswinkel für die flächenhafte Abtastung liegen bei etwa 10 Grad. Bei Flughöhen von 1.000-1.500 m sind Genauigkeiten in der Lage von 1 m und in der Höhe von 0,1-0,3 m zu erreichen. Die erreichbare Genauigkeit wird im Wesentlichen durch die Genauigkeit der Sensorpositionierung/-orientierung mittels GPS und INS limitiert. Da i.d.R. 4 Punkte pro m² vorliegen, kann daraus ein repräsentativer Punkt für eine Rasterzelle der Größe 1x1 m berechnet werden. Ergebnis ist z.B. ein Geländemodell in Rasterform mit der Rasterzellengröße von 1x1 m. Diese Raster-DGM, kombiniert mit digitalen Orthophotos sind ideale Datenquellen für 3-D-Stadtmodelle, für Senderstandortplanung im Mobilfunk, für Hochwassersimulation, für Waldgebietskartierung und Virtual Reality-Szenen.
Messung dreidimensionaler Punktkoordinaten mit Hilfe eines aktiven Systems, das entweder gepulstes oder kontinuierlich ausgesendetes Laserlicht verwendet. Es wird darüber die Position eines Messpunktes in Bezug auf das Sensorsystem bestimmt, das entweder in einem Flugzeug oder Helikopter installiert oder aber, beim terrestrischen Laserscanning, auch vor einem Objekt positioniert sein kann. Mit Hilfe weiterer Positionierungs- und Orientierungssensoren wird die Position des Sensorsystems selbst bestimmt, so dass letztendlich Koordinaten bezüglich eines Referenzsystems berechnet werden können. Gepulste Lasersysteme können meist im first pulse, last pulse oder in beiden Modi gleichzeitig aufnehmen, d.h. es wird entweder der nach der Reflektion am betrachteten Objekt zuerst oder der zuletzt wieder am Sensor eintreffende Signalanteil als Messung betrachtet.
Weitere Informationen:
Korrektur der aufgrund von atmospärischen Bedingungen gestörten Laufzeiten von Radarsignalen bei der Radaraltimetrie. In der Troposphäre verzögern Luftmoleküle die Signale. Die entsprechende Längenkorrektur kann in Trocken- und Feuchtanteile zerlegt werden. In der Ionosphäre ist die Verzögerung des Radarimpulses abhängig von der Frequenz und sie ist proportional zum Gesamtelektronengehalt (TEC). Altimeter, die mit zwei deutlich getrennten Frequenzen messen, erlauben mit hoher Genauigkeit eine in-situ-Abschätzung des TEC. Das erste Zwei-Frequenz-Altimeter war TOPEX. ENVISAT und Jason werden ebenfalls mit zwei Frequenzen betrieben.
Frequenzbereich von 15 bis 30 cm Wellenlänge
(2 bis 1 Ghz) innerhalb des Mikrowellensegments des elektromagnetischen
Spektrums.
Das L-Band wird oft für experimentelle SAR-Systeme im militärischen wie auch im zivilen Fernerkundungsbereich eingesetzt, da es relativ wenig Energie benötigt. Bildgebende Radarsysteme, die mit L-Band arbeiten, werden nicht von atmosphärischen Effekten gestört und sind in der Lage durch kräftige Regenschauer "hindurch zu sehen". Auch ist seine Durchdringungstiefe durch Vegetationsbedeckung, Gletscher- oder Meereis und Böden beträchtlich. Daneben sind Radarsysteme mit L-Band gut geeignet für weitreichende Luftraumüberwachung.
Englisches Akronym für Landsat Data Continuity Mission; für 2007 geplante Mission von NASA und USGS um den Bestand an Landsat-Daten fortzuführen. Dabei wird weder NASA noch USGS einen eigenen Satelliten herstellen oder betreiben, sondern vielmehr die Daten nach genauen Spezifikationen von einem externen Lieferanten beziehen.
Weitere Informationen:
siehe Blattflächenindex
Engl. Akronym für Low Earth Orbit; niedere
Umlaufbahn von Satelliten
in ca. 500-2.000 km Höhe (Angaben schwankend). Niedrigere Orbits sind wegen
des Widerstands der Atmosphäre nicht stabil.
LEOs werden u.a. für die Telekommunikation (Mobiltelefondienste) genutzt.
Wegen der Erdnähe benötigen solche Satelliten nur mäßig
starke Transmitter für die Datenübertragung. Andererseits werden 48,
66, 77, 80 oder sogar 288 Satelliten benötigt, um eine kontinuierliche
und globale Abdeckung zu gewährleisten.
LEO-Satelliten können sowohl polare, wie auch äquatoriale Umlaufbahnen
haben. Satelliten auf einem LEO bewegen sich mit ca. 27.400 km/h (8 km/s), womit
sie einen Umlauf in etwa 1,5 Stunden bewältigen. Die hohe Geschwindigkeit
ist erforderlich, um ein schwerkraftbedingtes Eintauchen in die Erdatmospäre
zu verhindern.
Auch Erdbeobachtungs- und Wettersatelliten bewegen sich oft auf LEOs, da sie
von der geringeren Höhe aus einen größeren Detailreichtum aufnehmen
können. Ebenso wurden alle modernen (post-Apollo) Missionen bemannter Raumfahrt,
einschließlich aller Raumstationen in LEOs durchgeführt.
Der LEO-Bereich leidet zunehmend an Überfüllung, zum nicht geringen
Teil durch Weltraummüll (Metall von alten Raketen, geborstenen Satelliten,
gefrorenes Abwasser usw.) bedingt. Dazu kommen natürlicherweise vorkommende
Meteoriten. Das U.S.
Strategic Command in der Nachfolge des U.S. Space Command hält
dort über 8.500 anthropogene Objekte mit einer Größe von mehr
als 10 cm unter Beobachtung. 84 % des Mülls bewegt sich in etwa 800 km
Höhe um die Erde, also der etwa 2 1/2-fachen Höhe der Space Shuttle-Bahn.
Auch wenn die Wahrscheinlichkeit einer Kollision zwischen einem Müllobjekt
>10 cm und dem Shuttle als sehr gering eingeschätzt wird, bei den hohen
Geschwindigkeiten kann auch ein kleiner Bolzen die Wirkung einer Handgranate
auf ein Space Shuttle ausüben.
Ein ganzer Wissenschaftszweig befasst sich mit Hochgeschwindigkeitseinschlägen,
ihren Auswirkungen und mit geeigneten Schutzmaßnahmen.
Bildbearbeitungssoftware der ESA für didaktische Anwendungen. Sie dient der Bildschirmdarstellung, Analyse, Bearbeitung und Auswertung von Satellitenaufnahmen für die Erdüberwachung. Das Programm inkl. Tutorial wird eingeschriebenen Schulklassen kostenlos per Download zur Verfügung gestellt. Version 2 wird Anfang 2005 verfügbar sein.
Weitere Informationen: eduspace: LeoWorks (ESA)
Engl. (visible) light; der für den Menschen sichtbare Bereich der elektromagnetischen Strahlung. Dieser erstreckt sich von etwa 380 (Blau) bis 780 nm (Rot) Wellenlänge, was einer Frequenz von etwa 789 bis herab zu 385 THz entspricht. Eine genaue Grenze lässt sich jedoch nicht angeben, da die Empfindlichkeit des menschlichen Auges an den Grenzen des Lichtspektrums nicht abrupt, sondern allmählich abnimmt.
Licht ist charakterisiert durch die Farbtemperatur, in der sich der Farbton, also die Wellenlänge des Lichtes, und die Helligkeit widerspiegeln. Normalerweise wird als Licht nur das dem menschlichen Auge sichtbare Licht bezeichnet. Aber auch nichtsichtbare Wellenlängen wie Infrarot oder Ultraviolett werden verschiedentlich zu den Lichtwellenlängen gerechnet. In der Physik steht der Begriff Licht auch für das gesamte elektromagnetische Wellenspektrum.
Das Farbspektrum des Lichts für Strahlung mit den Wellenlängen von 380 – 780 nm. |
Engl. Akronym für Light Detection and Ranging;
ein als aktives System ganztägig einsetzbares Fernerkundungsverfahren, das oft etwas ungenau als "Laser-Radar" bezeichnet wird. Es arbeitet vergleichbar einem Mikrowellen-Radar, benutzt aber den optischen Teil des elektromagnetischen Spektrums zwischen dem ultravioletten und dem nahen Infrarot-Bereich. Lidar-Systeme bestehen aus einem Laser, der Strahlung in Pulsen oder kontinuierlich durch eine fokussierende Optik aussendet. Ein weiteres optisches System fokussiert die vom beobachteten Objekt reflektierte Strahlung auf einen Detektor.
Bei jeweils gleichem Grundprinzip können drei verschiedene Gruppen und Anwendungen von Lidar-Systemen
unterschieden werden:
Wegen sehr hoher technischer Schwierigkeiten bei der Raumflugtauglichkeit von Lasern werden LIDAR-Sensoren zur Zeit vorwiegend noch als boden- oder flugzeuggestützte Sensoren eingesetzt.
Weitere Informationen:
Abbildender Sensor zur Aufspürung und Lokalisierung von Blitzen in den Tropen aus einer Höhe von 350 km. Der kleine und hochentwickelte LIS befindet sich an Bord des Satelliten der Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM). Er beobachtet Tag und Nacht jegliche Art von Blitzen, deren räumliches Auftreten und dient
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Seasonal Lightning Summary December1997, January 1998, February 1998
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Der LIS ist dazu ausgelegt, sturmbedingte Blitze in einem großen Ausschnitt
(600 x 600 km) der Erdoberfläche aufzuspüren. Der TRMM-Satellit fliegt
mit einer Geschwindigkeit von 7 km/sec und erlaubt es dem LIS auf diese Weise,
jeden Punkt der Erde oder jeder Wolke 90 sec lang bei einem Überflug zu
beobachten. Diese Zeit reicht aus, um die Blitzhäufigkeit der meisten Stürme
abzuschätzen. Das Instrument zeichnet Ort und Zeitpunkt des Auftretens
eines Blitzes auf und misst die abgestrahlte Energie.
Das Weitwinkelobjektiv von LIS ist kombiniert mit Hochgeschwindigkeits-CCDs.
Ein Real Time Event Processor (RTEP) innerhalb der Elektronikeinheit hilft bei
der Erkennung eines Blitzes auch bei Tageslicht. RTEP entfernt das störende
Hintergrundsignal des Tageslichts und ermöglicht das Aufspüren von
schwach erkennbaren Blitzen mit 90-prozentiger Zuverlässigkeit.
Weitere Informationen:
Blickrichtung beim Messvorgang über den Horizont zum Rand der Atmosphärenschicht. Die Sichtlinie des Satelliteninstruments durchquert die Erdatmosphäre tangential. Die Kombination mehrerer Limbmessungen in verschiedenen Tangentenhöhen bietet die Möglichkeit, atmosphärische Spurengasprofile in hoher vertikaler Auflösung zu bestimmen. Beispielsweise ist SCIAMACHY auf ENVISAT ist ein Instrument, das die von der Erdatmosphäre reflektierte Strahlung in Limb-Geometrie im ultravioletten und sichtbaren Spektralbereich reflektiert; s. Messgeometrie
Horizontsondierender Sounder (Limb, engl. für Rand eines Himmelskörpers); s. Messgeometrie
Engl. Akronym für Laser Interferometer Space Antenna; geplanter interferometrischer Gravitationswellendetektor im All, der als gemeinsame Mission der ESA und der NASA entwickelt wird. Gravitationswellen wurden von Albert Einstein theoretisch vorhergesagt, konnten aber bislang (Januar 2011) nicht direkt experimentell nachgewiesen werden. LISA ist am empfindlichsten im Frequenzbereich zwischen 0,1 mHz und 1 Hz und unterscheidet sich darin grundlegend von erdgebundenen Detektoren, die höhere Frequenzen untersuchen.
LISA besteht aus einer Anordnung von drei identischen Satelliten, die in Form eines nahezu gleichseitigen Dreiecks hinter der Erde entlang der Erdbahn um die Sonne kreisen. Der Abstand zur Erde beträgt dabei etwa 50 Millionen Kilometer. Die Satelliten bilden zusammen ein Laserinterferometer mit fünf Millionen Kilometern Armlänge.
Es wird gehofft, dass LISA Gravitationswellen von superschweren Schwarzen Löchern in einem großen Teil des beobachtbaren Universums aufspüren können wird und vielleicht sogar diejenigen Wellen, die vom Urknall herstammen, der spektakulärsten Quelle von Gravitationswellen überhaupt. Auch sollen möglicherweise Veränderungen der Raumzeit bei HM Cancri gemessen werden können.
LISA ist eine Bewerber-Mission für ESAs Programm zur 'Kosmischen Vision 2015-2015'.
Den Start der LISA-Mission planen ESA und NASA gemeinsam für 2019. Zuvor soll 2014 LISA Pathfinder starten und 12 Monate lang die für die Mission LISA vorgesehenen Messgeräte und die benötigte Technik auf Weltraumtauglichkeit testen.
Weitere Informationen:
LISA Pathfinder dient als Technologie-Demonstrations-Mission (ehemals SMART-2) für die Cornerstone-Mission LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Der In-Orbit-Demonstrator LISA Pathfinder wird bahnbrechende Instrumente und Technologien enthalten. LISA wird völlig neue Einblicke in das Universum liefern. So sollen von exotischen Objekten - wie beispielsweise miteinander kollidierende Doppelgestirne - erzeugte Gravitationswellen gemessen werden.
Um mit LISA (Laser Interferometry Space Antenna) Gravitationswellen nachzuweisen, müssen die Instrumente Gravitationsänderungen in der Größenordnung von 10-16 g und Entfernungsänderungen in einer Größenordnung von 10-12 m in einem Frequenzbereich von 0,001 bis 0,1 Hz erfassen. Bei LISA Pathfinder begnügt man sich mit einer um eine Größenordnung geringeren Messgenauigkeit. Während LISA Distanzmessungen zwischen Satelliten durchführt, die etwa 5 Millionen Kilometer voneinander entfernt sind, misst LISA Pathfinder den Abstand zweier Referenzkörper (etwa 40 cm) innerhalb des Satelliten.
Als Messinstrument ist dazu ein 64×38×38 cm großes und 150 kg schweres Technologietestgerät an Bord des Satelliten installiert, das im Wesentlichen aus einer speziellen optischen Bank und diversen Mess-, Steuerungs- und Kontrollsystemen besteht. Diese enthält zwei Vakuumbehälter und jeweils eine würfelförmige Testmasse aus einer Gold-Platin-Legierung mit 46 mm Kantenlänge, welche bei der Messung darin frei in einem Abstand von etwa 40 cm schweben. Hauptnutzlast ist ein Laserinterferometer, welches den Abstand der beiden Würfel bestimmt. Das Laserlicht wird über zwei Glasfasern in die Bank eingespeist. Zur exakten Lageregelung des Satelliten werden sehr schwache elektrische Triebwerke (Field Emission Electric Propulsion) mit Cäsium als Antriebsmedium und einer Schubkraft von 0,1 bis 150 µN eingesetzt.
Um einen Betrieb von LISA Pathfinder möglichst unabhängig von mechanischen, elektrischen und thermischen Störungen zu gewährleisten („drag-free“), wird das Science Modul der Mission nach dem Erreichen seiner Betriebsposition im Lagrangepunkt L1 (Abstand von ca. 1,5 Mio km von der Erde) vom Antriebsmodul getrennt.
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LISA Pathfinder Links: LISA Pathfinder mit dem Science Modul (links) und dem bereits abgetrennten Antriebsmodul (rechts unten). |
EADS Astrium wurde von der europäischen Weltraumorganisation für den Bau des Satelliten ausgewählt und ist für die Lieferung des startbereit integrierten Satelliten verantwortlich. Das Projektmanagement liegt bei Astrium Ltd. in Stevenage, Großbritannien. Astrium in Deutschland ist zum Systemführer für eines der beiden Instrumentenpakete der Mission ernannt worden, dem von den europäischen Instituten und der ESA gestelltenl LISA Technoogy Package (LTP).
Der Satellit soll voraussichtlich Ende 2014 starten und 12 Monate lang Messgeräte für die spätere Mission LISA testen. LISA soll dann im Jahr 2019 als gemeinsame Mission der ESA und der NASA gestartet werden und als Weltraumobservatorium niederfrequente Gravitationswellen im Frequenzbereich von weniger als 0,1 Millihertz bis zu 0,1 Hertz beobachten.
Weitere Informationen:
Neues Konzept der ESA für weltraumgestützte
Erdbeobachtung, das sich durch Flexibilität und Nutzerfreundlichkeit auszeichnet.
Im Unterschied zu den ERS- und ENVISAT-Missionen
setzt die ESA künftig auf kleinere Satelliten
auf kürzeren, billigeren und zielgerichteteren Missionen. Sie werden sich
stärker an den Bedürfnissen der Nutzer aus dem privaten oder öffentlichen
Sektor orientieren und in enger Kooperation mit Industrie oder raumfahrtengagierten
Organisationen (Europäische Kommission, Eumetsat
u.a.) durchgeführt.
Das Living Planet-Programm umfasst ein Wissenschafts- und Forschungselement, welches mit den Earth Explorer-Missionen umgesetzt wird und ein Element zur Erdbeobachtung (Earth Watch), welches den Zugriff auf Erdbeobachtungsdaten für operationelle Dienste erleichtern soll. Zu Earth Watch gehören gut eingeführte meteorologische Missionen im Rahmen von EUMETSAT. Zusätzlich werden die GMES Sentinel-Missionen klimarelevante Langzeit-Datensätze liefern. Zusammen mit anderen Satelliten werden sie wesentlich zur Klimabeobachtung, -modellierung und -vorhersage beitragen.
Weitere Informationen: The Living Planet Programme (ESA)
Engl. Akronym für Laser Retroreflector; gewissermaßen ein 'Katzenauge' auf einem Satelliten, das es ermöglicht, vom Boden aus die Satellitenbahn mit Laser Ranging Systemen hochgenau zu vermessen. LRR-Missionen sind meist kombiniert mit Altimetriemissionen, z.B. ERS, ENVISAT, CryoSat und Schwerefeldmessungsmissionen, z.B. CHAMP, GRACE, GOCE.
1. Engl. Akronym für Local Solar Time; dt. Sonnenzeit
2. Engl. Akronym für Land Surface Temperature, dt. Landoberflächentemperatur
Oft syn. Luftaufnahme; auf photographischem Weg oder durch elektronische Aufnahmesysteme gewonnenes Bild eines Teils der Erdoberfläche, das von Luftfahrzeugen - i.d.R. von Flugzeugen - aus einer Höhe von mehreren hundert oder tausend Metern (max. 30 km) aufgenommen wird. Dazu gehören z.B. auch Thermal-Luftbilder, wenn eine bildhafte Wiedergabe der Erdoberfläche im thermalen Strahlungsbereich vom Flugzeug aus gewonnen wird.
Luftbilder lassen sich unterscheiden
Um die analogen Vorlagen normaler Photographien z.B. für GIS verwenden zu können, ist es notwendig, die Bilder mit Hilfe eines Scanner zu digitalisieren, sie zu entzerren und zu geokodieren. Luftbilder können aber auch analog interpretiert und die Interpretationsergebnisse in Karten übertragen werden, die dann abdigitalisiert werden.
| Vorteile des Luftbilds | Nachteile des Luftbilds |
|---|---|
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In vielen Bereichen des Landschaftsmonitorings hat das Luftbild größere Bedeutung als digitale Satellitendaten. Die Wahl zwischen Luftbild und Satellitenbild für eine bestimmte Fragestellung in der Umweltanalyse ist von der erforderlichen Auflösung und der Größe des abzudeckenden Gebietes abhängig.
Archäologische Forschung, die sich des Luftbildes zum Erkennen von Fundstätten durch Bewuchs-, Boden- oder Schattenmerkmale bedient. Die großmaßstäbige Schrägaufnahme mit der Handkamera wird bevorzugt.
Syn. Photointerpretation; die Interpretation
von Luftbildern. Erfassung der in einem photographischen
Bild vorhandenen Informationen über Merkmale des Aufnahmeobjektes aufgrund
qualitativer und quantitativer Analyse, logischer Kombination und individueller
Erfahrung vom Interpreter. Bei Luftbildern (die mit großen Bildwinkeln aufgenommen
worden sind) ist zu beachten, daß die Wiedergabe von Objektober-flächen
innerhalb der Bildfläche nicht in gleicher Weise erfolgt. Gründe dafür
sind vor allem die Wirkung des Helligkeitsabfalls in der Bildebene und die schräg
einfallende Sonnenstrahlung. Daraus folgt, daß aus Farbunterschieden (auch
aus Schwärzungsunterschieden) benachbarter Bildteile sehr zuverlässig
auf Objektunterschiede geschlossen werden kann, während Unterschiede zwischen
weit entfernten Bildteilen vorsichtig bewertet werden müssen.
Die Bildinterpretation liefert für Fragestellungen der Geographie, der Archäologie, der Landwirtschaft, des Forstwesens, der Hydrologie, der Gewässerkunde und der militärischen Erkundung wesentliche Daten.
Engl. camera for aerial photography; Kamera zur Aufnahme von Luftbildern. Hierzu gehören u.a. Konvergent-, Panorama-, Streifen- und Mehrfachkameras. Am wichtigsten sind die Reihenmesskameras (RMK). Dies sind Systemkameras, die aus verschiedenen Systembaussteinen nach Bedarf kombiniert werden können.
Die wesentlichen Elemente einer
RMK:
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Links: Öffnungen am Flugzeugboden für Luftbildkameras Quelle: Hochschule Bochum |
Die heute verstärkt eingesetzten digitalen Aufnahmesysteme erfassen die Bildinformation mit Hilfe opto-elektronischer Sensoren, die anstelle einer Filmschicht im Bildraum angebracht sind. Sie liefern unmittelbar ein elektronisches Bild, das durch geeignete Komponenten digitalisiert und in einen Rechner übertragen werden kann.Der Begriff "Digitales Aufnahmesystem" umfasst daher alle an der Erzeugung beteiligten Systemkomponenten. Digitale Luftbildkameras sind geeignet, mittelfristig die analoge Luftbildaufnahme zu ersetzen.
Mit Einführung der digitalen Systeme wird der Datenfluss in der photogrammetrischen Datenerfassung und Auswertung vollständig digital. Arbeiten im Fotolabor entfallen somit und die A/D-Wandlung mittels Scannern ist nicht mehr erforderlich.
Dies gewährleistet ein hohes Automationspotential in der digitalen photogrammetrischen Prozesskette. Weitere Vorteile der digitalen Systeme liegen in der erweiterten spektralen Empfindlichkeit und der Lieferung multispektraler Bilddaten zusätzlich zum panchromatischen Bild.
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Digitale Luftbildkameras Von links nach rechts:
HRSC-AX (DLR) -
ADS-40 (LH Systems) -
DMC (Z/I Imaging) - ADS-40 im Flugzeug eingebaut |
Die Wiedergaben photographischer Senkrechtaufnahmen mit kartenähnlicher
Ausgestaltung und erläuternder Kartenbeschriftung. Das umgebildete Luftbild
wird mit Kartenrahmen, Legende, Gitterkreuz und Beschriftung ergänzt und
als Luftbildkarte im Maßstab 1:2.000 bis 1:25.000 präsentiert. Das Bild muss zuvor in die Kartenprojektion überführt werden. Diese Bildkarten sind oft anschaulicher als klassische topographische Karten, allerdings sind die kartographischen Informationen stark reduziert.
Analog
gilt dies bei Verwendung von Satellitenaufnahmen in Maßstäben ab
1:50.000, die man dann Satellitenbildkarten nennt. Beide Versionen sind Sonderformen topographischer Karten.
Lenkbares Luftfahrzeug, dessen Auftrieb auf aerostatischen Kräften beruht und das über einen eigenen Antrieb verfügt. Haupteinsatzgebiete heutzutage sind touristische Rundfahrten, Luftwerbung, sicherheitstechnische Überwachungsaufgaben (Großereignisse, Verkehr, Militär, Relaisstation) und vereinzelt auch Forschungsaufgaben im Rahmen der Fernerkundung (Umweltmonitoring, Rohstoffsuche).
Als Träger von Fernerkundungs-Systemen ergeben sich für den Einsatz von Luftschiffen folgende Vor- und Nachteile:
| Vorteile | Nachteil |
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Raumsonde der NASA, die am 18. Juni 2009 zusammen mit dem Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) zum Mond gestartet ist und am 9. Oktober 2009 auf dem Mond einschlug. Von der LCROSS-Mission erhoffte man durch Erzeugung eines künstlichen Kraters definitive Erkenntnisse über das Vorhandensein von Wassereis am Südpol des Mondes zu erhalten, welches eine wichtige Rolle für zukünftige bemannte Mondmissionen spielen könnte.
LCROSS bestand aus zwei separaten Teilen: dem Shepherding Spacecraft (S-S/C) und der Earth Departure Upper Stage (EDUS), die auf dem Weg zum Mond verbunden blieben und erst bei der Annäherung an den Südpol des Mondes getrennt wurden. EDUS, die nichts anderes als die Centaur-Oberstufe der Trägerrakete war, sollte kurze Zeit darauf in der Nähe des Südpols aufschlagen und eine Partikelwolke erzeugen, wobei etwa 1000 Tonnen Mondmaterial ausgeworfen werden sollten. Anschließend flog das Shepherding Spacecraft durch die Wolke, analysierte sie mit Hilfe seiner Instrumente, bevor es ebenfalls auf dem Mond aufschlug. Das ganze Ereignis sollte parallel vom LRO sowie von Satelliten und Teleskopen im Erdorbit und von der Erdoberfläche aus beobachtet werden.
Der Einschlag sollte schon mit größeren Amateurteleskopen zu beobachten sein, es stellte sich jedoch heraus, dass selbst die Observatorien Keck und Gemini auf Hawaii im sichtbaren Bereich keine Anzeichen des Einschlags verzeichneten. Offenbar war die Trümmerwolke kleiner als erhofft, was in der Öffentlichkeit mit Enttäuschung aufgenommen wurde. Basis für die wissenschaftliche Auswertung sind die optischen Spektren, die von verschiedenen Sensoren erfasst wurden und deren Auswertung einige Zeit in Anspruch nehmen wird. Die Menge an Hydroxyl in der entstanden Wolke lässt Rückschlüsse auf den Gehalt von Wasser bzw. Eis im Krater zu.
Weitere Informationen: http://lcross.arc.nasa.gov/index.htm
Mondsonde der NASA, die am 18. Juni 2009 von Cape Canaveral aus zusammen mit dem Lunar CRater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) zum Mond gestartet ist. Ziel der Mission ist die hochaufgelöste Kartierung der gesamten Mondoberfläche (Topographie, Fotografie, Indikatoren für Vorkommen von Wassereis) und die Messung der kosmischen Strahlenbelastung.
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Lunar Reconnaissance Orbiter The LRO instruments return global data, such as day-night temperature maps, a global geodetic grid, high resolution color imaging and the moon's UV albedo. However there is particular emphasis on the polar regions of the moon where continuous access to solar illumination may be possible and the prospect of water in the permanently shadowed regions at the poles may exist. Zu größerer Darstellung auf Bilder klicken Quelle:http://lunar.gsfc.nasa.gov/mission.html |
Weitere Informationen: http://lunar.gsfc.nasa.gov/index.html
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