Funktionsweise
Sendepuls geht in den Boden, Schichten und Objekte reflektieren — der Empfänger zeichnet Tiefenprofile.
Anwendungen
Versorgungsleitungen, Betonprüfung, Archäologie, Eis- und Permafrostforschung.
Frequenzen
Niedrige MHz für tiefe Erkundung, GHz für hohe Auflösung knapp unter der Oberfläche.
Grenzen
Nasser Lehm verschluckt das Signal — GPR funktioniert am besten in trockenem, homogenem Boden.
Dielektrizitätskonstante und Wellengeschwindigkeit
Die Bodenbeschaffenheit bremst Radiowellen unterschiedlich stark ab. Während trockener Sand Signale kaum dämpft, absorbiert nasser Ton Energie und verringert die Eindringtiefe. Techniker müssen die Dielektrizitätskonstante genau kalibrieren, um aus der Signallaufzeit die korrekte Tiefe zu berechnen; ohne diese Anpassung sind Tiefenangaben bei GPR-Messungen oft fehlerhaft.
Einsatz in der Weltraumforschung
GPR wird zur Erkundung fremder Planeten genutzt. Das RIMFAX-Instrument auf dem Mars-Rover Perseverance kartiert geologische Schichten unter dem Jezero-Krater. In der Antarktis messen Flugzeug-basierte Radarsysteme die Topographie unter kilometerdickem Eis, um die Fließgeschwindigkeit von Gletschern und die Auswirkungen des Klimawandels auf die Eisschilde präzise zu modellieren.
Phasenverschiebung und Materialanalyse
GPR misst nicht nur die Laufzeit, sondern auch die Phasenlage der Reflexion. Ein Übergang von Sand zu Metall kehrt die Phase um, während Hohlräume dies nicht tun. Diese Analyse ermöglicht es, zwischen soliden Objekten und Hohlräumen zu unterscheiden, ohne den Boden öffnen zu müssen.
Weltraum-GPR: Die Apollo-17-Mission
Bereits 1972 wurde GPR bei der Apollo-17-Mission eingesetzt, um die Mondoberfläche aus dem Orbit zu kartieren. Das ALSE-Experiment bewies, dass Radarwellen kilometerweit in extraterrestrischen Boden eindringen können, was den Weg für heutige Mars-Missionen und die Suche nach unterirdischem Wasser ebnete.