Verzeichnis der Veranstaltungen
Satellitenkommunikation allgegenwärtig
Dr.rer.nat. Philipp RiegerDr.rer.nat. Philipp Rieger von Tesat-Spacecom referierte über Aufgaben und Innenleben der künstlichen Himmelskörper und neue Entwicklungen
Für viele im Alltag vertraute Dinge bilden Satelliten eine wichtige Basis: Bilder und Informationen für Wetterbericht kommen meist aus dem Weltall, Navigationsgeräte im Auto beziehen ihre Daten von einem weltumspannenden Netz aus Satelliten, im Internet kann man die Lage des Urlaubshotels anhand von Satellitenbildern mit erstaunlicher Auflösung anschauen, und beim Fernsehempfang sind Satellitenschüsseln aus dem Straßenbild schon lange nicht mehr wegzudenken. Mehrere Tausend Satelliten umrunden die Erde. In erdnahen Umlaufbahnen in nur 1000 Kilometer Höhe brauchen sie für eine Umrundung anderthalb Stunden, in sogenannten geostationären Umlaufbahnen in 36000 Kilometern Höhe über dem Äquator brauchen sie 24 Stunden und scheinen so über der Erde stillzustehen.
Über das Innenleben dieser Satelliten, über ihre Aufgaben und neue technische Entwicklungen referierte Dr. Philipp Rieger von der Backnanger Tesat Spacecom im Bürgerhaus vor mehr als 100 interessierten Besuchern – jungen Leuten ebenso wie alten Hasen. Der Vortrag setzte die Reihe der vom Förderverein Technikmuseum Backnang organisierten Veranstaltungen zur Technikgeschichte fort.
Die ersten Nachrichtensatelliten waren im Prinzip überdimensionale Spiegel und reflektierten das von der Bodenstation an sie gerichtete Signal, die Funkwelle, zurück auf die Erde. Zum Empfang auf der Erde waren relativ große Antennen notwendig, weil die empfangenen Signale nur geringe Leistung hatten. Die heute üblichen kleinen Schüsseln wurden erst möglich, als man in der Lage war, die Satelliten mit Verstärkern auszurüsten. Diese sogenannten aktiven Satelliten empfangen von der Bodenstation Signale mit einer Leistung von weniger als einem milliardstel Watt, verstärken sie in Stufen und senden sie mit einer Gesamtleistung von einigen Kilowatt zurück zur Erde. Ausgefeilte Technik ist notwendig, damit der Satellit aus dem Gemisch der vielen Signale im All das für ihn bestimmte herausfiltern, in seine Bestandteile, zum Beispiel die einzelnen Fernsehkanäle, zerlegen, einzeln auf bis zu 200 Watt Leistung verstärken, wieder zu einem Gesamtsignal mit dann mehreren Kilowatt zusammenfassen und zur Erde zurückschicken kann. Durch spezielle Antennenformen ist es möglich, nur bestimmte Regionen, etwa Europa mit den kanarischen Inseln, auszuleuchten.
Die Technik dieser Verstärker und ihrer Stromversorgung, in der Spannungen von mehreren Tausend Volt auftreten, ist eine der Kernkompetenzen von Tesat. Die Firma hat sich eine beherrschende Stellung mit über 50 Prozent Weltmarktanteil erkämpft. Die Betriebsstunden für alle Backnanger Verstärker in allen Satelliten erreichen zusammen 200 Millionen Stunden – so viel, wie keiner der Konkurrenten aufweisen kann.
Weiter sprach Rieger die Erdbeobachtungssatelliten ein. Diese liefern optische Aufnahmen, Radarbilder oder Infrarotbilder. Die Erde wird dabei in niedriger Höhe (1000 Kilometer) überflogen. Die Aufnahmen werden für Umweltforschung, Katastrophenmanagement – etwa die Waldbrände in Russland – oder militärische Aufklärung benutzt. Die Bilder werden während der Umläufe gespeichert und immer dann übertragen, wenn die zugehörige Bodenstation überflogen wird. Dies ist bei den üblichen Umlaufbahnen nur einige wenige Male am Tag und jeweils nur für wenige Minuten der Fall. Dann müssen die Bilder mit enorm hoher Geschwindigkeit übertragen werden. Die dazu verwendeten Modulatoren können in einer Sekunde Daten, die 150000 Buchseiten entsprechen, zur Erde funken. In dieser Technik ist Tesat führend in Europa, über den Stand der amerikanischen Technik ist aus naheliegenden Gründen nicht alles bekannt. Neuere Entwicklungen zielen darauf ab, den Rhythmus zu verbessern, in dem die Bilder abgerufen werden können. Die Idee ist, dass der Erdbeobachtungssatellit seine Bilder nicht direkt zu seiner Bodenstation sendet, die er ja nur ab und zu sehen kann, sondern zu einem zweiten, geostationären Satelliten als Relais und erst von dort wieder zur Erde.
Die Kommunikation zwischen den beiden Satelliten kann auf optischem Weg über Laser erfolgen. Das Grundprinzip erläuterte Rieger anhand der Morselampe, mit der Informationen zwischen Schiffen durch Ein- und Ausschalten eines Lichtstrahls ausgetauscht werden. Allerdings gibt es wegen der enormen Datenmengen so viele technische Herausforderungen zu lösen, dass das von Tesat entwickelte System außer dem Grundprinzip nicht mehr viel mit der Morselampe gemein hat. Zwei der von Tesat entwickelten optischen Terminals befinden sich seit zwei Jahren an Bord eines deutschen und eines amerikanischen Experimentalsatelliten im All. Datenraten von über 5 Milliarden Bit pro Sekunde konnten erreicht werden; ein erstes kommerzielles Projekt läuft an. Da hat Tesat einen mehrjährigen Entwicklungsvorsprung vor den Konkurrenten.
Künftige Anwendungen bei den Kommunikationssatelliten sieht Rieger zum Beispiel geprägt durch wachsende Bedarfe in den Bereichen hochauflösendes und dreidimensionales Fernsehen, Versorgung von Gebieten mit schlechter Kommunikationsinfrastruktur, Datennetze global verteilter Firmen und auch mobiler Kommunikation – Handys zur direkten Kommunikation über Satelliten sind heute schon auf dem Markt. Erdbeobachtungssatelliten werden verstärkt zur Umweltforschung und zum Krisenmanagement eingesetzt werden, begünstigt durch die sich abzeichnenden neuen Möglichkeiten der optischen Übertragung zwischen Satelliten im All.
Der Vortrag wurde abgerundet durch einen kurzen Film über Technologien und automatisierte Fertigungsprozesse sowie Einrichtungen, mit denen einzelne Geräte und komplette Nutzlasten getestet werden können, ob sie den enormen Belastungen beim Start und den extremen Temperaturen im All standhalten. Faszinierte Zuhörer verließen das Bürgerhaus mit dem sicheren Gefühl, dass sich Backnang mit gutem Recht Zentrum der Weltraumkommunikation nennt.
