Schockwelle

GPS ortet Atomwaffentests

GPS-Signale sind anfällig gegen atmosphärische Störungen. Eine Wissenschaftlerin aus den USA macht sich die Schwäche zunutze, um anhand der Signalschwankungen Atomwaffenversuche zu erfassen.

Wissenschaftler aus den USA haben eine neue Anwendung für das Global Positioning System (GPS) gefunden: Sie können mit Hilfe des Satellitennavigationssystems feststellen, ob ein Staat einen unterirdischen Atomwaffentest durchgeführt hat.

Schwankung im GPS-Signal, verursacht durch einen nordkoreanischen Atomwaffentest (Bild: Jihye Park, Ohio State University)

Wenn eine Atombombe unter der Erde gezündet wird, entsteht eine Schockwelle. Diese setzt sich an der Erdoberfläche fort. Dadurch entsteht eine zweite Schockwelle, die die Luft und damit auch geladene Teilchen wie Elektronen vom Epizentrum wegdrückt.

Suche nach Mustern

In der Atmosphäre breitet sich die Schockwelle aus wie eine Blase. An den Rändern stört die Schwankung der Elektronendichte die GPS-Signale. Jihye Park, Geowissenschaftlerin an der Universität des US-Bundesstaates Ohio (Ohio State University, OSU) in Columbus, hat einen Algorithmus entwickelt, der in GPS-Signalen nach Mustern sucht, die auf eine solche Schwankung hinweisen.

Parks Arbeit ist ein Nebenprodukt: Die Geowissenschaftler der OSU beschäftigen sich eigentlich damit, das GPS vor solchen Störungen zu schützen. Luftmoleküle, Elektronen und andere geladene Teilchen in der Ionosphäre beeinflussten die GPS-Signale auf ihrem Weg vom Satelliten zum Empfänger auf der Erde und sorgten so für Fehler in der Positionsbestimmung, erklärt Parks Mentorin Dorota Grejner-Brzezinska. "Ein Teil unserer Forschungsarbeit ist, diese Schwachstelle auszugleichen und so dafür zu sorgen, dass GPS besser funktioniert." Park hingegen habe eine Möglichkeit gefunden, die Schwäche für etwas Nützliches einzusetzen.

Nordkoreanischer Atomwaffentest

Mit Hilfe ihres Systems fand die Wissenschaftlerin in Aufzeichnungen des International GNSS Service aus dem Jahr 2009 Hinweise auf eine Veränderung in der Elektronendichte am 25. Mai über Nordkorea. An diesem Tag hatte das Militär des Landes einen unterirdischen Atomwaffentest durchgeführt.

Solche Explosionen werden normalerweise mit seismischen und chemischen Sensoren erfasst. Diese registrieren Schockwellen in der Erde sowie radioaktive Teilchen in der Luft, wenn diese nach einer unterirdischen Detonation austreten. Ihre Methode könnte die bisherigen ergänzen, sagte Park. Sie will das System beim Treffen der Organisation des Vertrags über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen (Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization, CTBTO) vorstellen (PDF, S. 14), das diese Woche in Wien stattfindet.