Das Meßprinzip eines Laseraltimeters basiert auf dem Weg-Zeit-Gesetz: Ein vom Laser ausgesandter Laserstrahl wird von der Planetenoberfläche, im Falle BELA's der des Merkurs, reflektiert und legt in einer gemessenen Zeit (die Zeitspanne zwischen Senden und Empfangen des Laserstrahls) zweimal die Strecke Z zurück. Z ist hierbei die Entfernung zwischen der Raumsonde bzw. dem Laseraltimeter BELA an Bord des MPO (Mercury Planetary Orbiter) und der Merkuroberfläche. Da die Geschwindigkeit des Lichts c im Vakuum bekannt ist (c = 299792 km/s), kann die Entfernung über Z = c • t/2 bestimmt werden.
Für die Bestimmung der Höhe H ("altitudo": lateinisch die Höhe) benötigt man eine Äquipotentialfläche als Referenzkörper, häufig wird ein Rotationsellipsoid verwendet, damit zur entsprechenden Stelle der dazugehörige Referenzradius RRef bestimmt werden kann. Für Merkur muß die Äquipotentialfläche bzw. der Referenzkörper aber noch bestimmt werden. Durch genaue Kenntnis des Orbits und der Position des MPO zum Zeitpunkt der Messung ist die ebenfalls benötigte Größe des Ortsvektors des MPO, R0, bekannt. Die Entfernung Z zum Orbiter wird durch das Laseraltimeter bestimmt.
Der Winkel α drückt die Abweichung von der idealen Nadir Ausrichtung (Blick in Richtung Massezentrum) des Laseraltimeter aus.
Abbildung: DLR