Prüfung Earth Observation
Die mündliche Prüfung zur Vorlesung "Einführung in die Erdbeobachtung für Satelliten" war sehr gut. Wir hatten drei Prüfer, unsere zwei Dozenten und einen unabhängigen Prüfer, die alle sehr nett waren. Wir durften die ganze Tafel benutzen und so viele Skizzen malen und erklären wie wir wollten.
Die ersten fünfzehn Minuten waren dem Radar-Teil der Vorlesung gewidmet. Zunächst habe ich eine typische Abstrahlcharakteristik mit den Haupt- und den Nebenkeulen aufgezeichnet. Den Öffnungswinkel einer Antenne kann man mit Quotient von Wellenlänge und Apertur abschätzen. Ich habe die Formeln zur Berechnung der empfangenen Leistung im Abstand von einer Sendeantenne angeben, den Radarwirkungsquerschnitt und dann die Radargleichung aufgeschrieben und die einzelnen Terme erklärt.
Zur Streutheorie wurde ich nach den Annahmen bei der Ableitung der Theorie und den wichtigen Eigenschaften der streuenden Oberfläche gefragt. Alle Fragen haben sich direkt auf die Vorlesung bezogen. Dank eines sehr guten Skriptes konnte man sich gut vorbereiten. Eine weitere Frage bezog sich auf die Bragg-Streuung an Oberflächenwellen.
Ich durfte das Prinzip eines Synthetic Aperture Radar im Vergleich zum normalen Radar erklären und die Geometrie an die Tafel zeichnen. Das SAR ist ein sehr elegantes Prinzip, zu diesem Thema durften wir auch schon in einer Projektarbeit mit realen Daten des Satellits EnviSat arbeiten.
Im Optik-Teil wurde ich zunächst nach der Definition von Flux, Irradiance und Intensity gefragt. Der wichtige Unterschied ist, daß die Intensität die Strahlung in einen Raumwinkel ist, während die Irradiance und der Fluss integriert sind über die Kugel oder Teile der Kugel. Die Strahlungstransport-Gleichung, die zentrale Gleichung, stand schon an der Tafel geschrieben und die Aufgabe war nur die Interpretation der einzelnen Größen und Terme. Sie enthält die "single-scattering albedo", die die Wahrscheinlichkeit angibt, daß ein Teilchen gestreut, und nicht absorbiert wurde (gegeben daß eines von beiden passiert ist). Sie wird multipliziert mit der Schwarzkörperstrahlung. Ein weiterer Term ist die Integration über eine Phasenfunktion.
Die Phasenfunktion gibt die Warscheinlichkeit an, daß ein Teilchen von einer bestimmten einkommenden Richtung in eine andere Richtung gestreut wird. Für Rayleigh-Streuung ist dies eine Kombination von isotropischer und Dipol-Strahlung, was zu einer (1+cos^2)-Charakteristik führt. Bei Rayleigh-Streuung, wenn die Teilchen sehr viel kleiner als die Wellenlänge sind, nimmt die Intensität mit Eins über der vierten Potenz der Wellenlänge ab. Dies ist der Grund dafür, daß der Himmel blau ist, sowie auch die Ozeane, wenn man aus dem Weltall schaut. Auf atmosphären-korrigierten Satellitenbildern erscheint Ozean stets tiefschwarz.
Zuletzt wurde ich nach den unterschiedlichen Aufnahme-Techniken gefragt. Einmal kann man ein Zeilenarray als Detektor benutzen und das Bild entsteht Zeile für Zeile durch die Bewegung des Sateliten ("push-broom"), oder man benutzt nur einen Sensor und läßt diesen rotieren, so daß die Zeile gescannt wird. Schaut der Sensor nicht direkt nach unten sondern zur Seite, treten mit größerem Winkel perspektivische Verzerrungen im Bild auf durch die unterschiedlichen Auflösungen. Durch ihre Fliegen-Form werden sie "bow-tie"-Effekt genannt.
Es war eine sehr angenehme und nette Prüfung. Ich konnte fast alle Fragen. Wußte ich doch einmal etwas nicht, wurde die Antwort erklärt und zur nächsten Frage übergegangen. Es wurde keine vollständigen Herleitungen erwartet und nicht sehr in die Tiefe gefragt, sondern mehr Wert auf die physikalischen Prinzipien gelegt, was einer solchen Vorlesung angemessen ist. Die Püfungsfragen haben auch sehr gut den Vorlesungsstoff abgedeckt. Danke!
