N · Kapitel 3 · Einheit 12

Satelliten

Folien

Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt einen kantigen, metallischen Körper mit abgerundeten Kanten und schrägen Seitenflächen mit einer Oberfläche aus vertikalen Streifen abwechselnd aus goldfarbenen und silbrigen Paneelen. Entlang der Kanten und Paneelfugen sind zahlreiche halbrunde Schraub- oder Nietköpfe sichtbar. Oben in der Mitte sitzt eine federnde Sockelaufnahme, aus der eine dünne Stabantenne herausragt. Der Körper ist auf einem transparenten Träger geneigt montiert und von einer Glasvitrine umgeben. Vor dem Objekt steht ein Schild mit der Überschrift „OSCAR I Communications Satellite“ und dem Zusatz „Full-scale model“.">

Abbildung N-3.12.1: Modell des ersten Amateurfunksatelliten OSCAR 1, der 1961 für 22 Tage aus dem Orbit der Erde eine Bake im $2 m$-Band sendete und von 570 Funkamateuren aus 28 Ländern gehört wurde

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Satelliten umrunden die Erde in kreisförmigen oder elliptischen Bahnen und in unterschiedlichen Höhen. Seit 1961 gehören dazu auch Amateurfunksatelliten. Diese werden als OSCAR bezeichnet. Das ist die Abkürzung für "Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio" ("Umkreisender Satellit, der Amateurfunk mitführt"). Der erste Amateurfunksatellit wurde OSCAR 1 (N-3.12.1) genannt. OSCAR 1 war nur der Anfang. In den Folgejahren - bis heute - wurde eine ganze Reihe immer umfangreicher ausgestatteter Amateurfunknutzlasten ins All gebracht.

Prüfungsfrage BE415

Wofür steht die Abkürzung OSCAR im Amateurfunk?

Die mitgeführten Relaisfunkstellen werden als "Transponder" bezeichnet. Die Eingabefrequenz, also die Funkstrecke von der Erde zum Satelliten, wird im Satellitenfunk als "Uplink" bezeichnet. Die Ausgabefrequenz, also die Funkstrecke vom Satelliten zur Erde, wird hingegen "Downlink" genannt . Für Uplink und Downlink werden oftmals unterschiedliche Frequenzbänder benutzt, weil dies eine einfachere Trennung von Sende- und Empfangssignal ermöglicht und die Baugröße von Filtern auf dem Satelliten reduziert wird.

Verschiedene Flughöhen und Umlaufbahnen von Satelliten ermöglichen eine breite Palette von Satellitenanwendungen, angefangen von Kommunikation über Navigation bis hin zu wissenschaftlicher Forschung und Erdbeobachtung. Im Folgenden stellen wir die wichtigsten Flughöhen bzw. Umlaufbahnen vor.

Niedrige Umlaufbahnen (Low Earth Orbit - LEO) Satelliten in niedrigen Umlaufbahnen sind in der Regel in Höhen von etwa 160 bis 2.000 Kilometern über der Erde positioniert. Hierbei handelt es sich um Umlaufbahnen, die sich relativ nahe an der Erdoberfläche befinden. In dieser Region bewegen sich viele Erdbeobachtungssatelliten, wie zum Beispiel Wettersatelliten oder Umweltüberwachungssatelliten. Die Nähe zur Erde ermöglicht eine hohe Auflösung bei der Erfassung von Daten und Bildern.

Mittlere Umlaufbahnen (Medium Earth Orbit - MEO) Mittlere Umlaufbahnen erstrecken sich in Höhen von etwa 2.000 bis 35.786 Kilometern über der Erde. Diese Region beherbergt oft Navigationssatelliten, wie sie für das weltbekannte GPS-System verwendet werden. Da die Satelliten hier länger brauchen, um die Erde zu umkreisen, bieten sie eine ausgeglichene Balance zwischen Abdeckung und Genauigkeit für Navigation und Positionierung.

Hohe Umlaufbahnen (Geostationary Orbit - GEO) In Höhen von etwa 35.786 Kilometern über der Erdoberfläche befinden sich die geostationären Umlaufbahnen. Diese Satelliten umkreisen die Erde in der gleichen Geschwindigkeit, mit der sich die Erde dreht, wodurch sie scheinbar stationär am Himmel erscheinen. Geostationäre Satelliten sind ideal für Kommunikationszwecke, da sie feste Signalempfangsstationen nutzen können und somit eine konstante Abdeckung eines bestimmten Gebiets bieten.

Hochelliptische Umlaufbahnen (Highly Elliptical Orbit - HEO) Hochelliptische Umlaufbahnen sind exzentrische Bahnen, bei denen Satelliten ihre geringste Entfernung zur Erde in einem Bereich und ihre größte Entfernung in einem anderen Bereich haben. Diese Art von Umlaufbahnen eignet sich gut für Satelliten, die eine erweiterte Abdeckung der Polregionen benötigen, wie beispielsweise für Überwachungsaufgaben in arktischen oder antarktischen Gebieten.

Polarumlaufbahnen (Polar Orbit) Satelliten, die in Polumlaufbahnen operieren, fliegen über die Pole der Erde hinweg. Diese Bahnen bieten eine vollständige Abdeckung der Erdoberfläche im Laufe der Zeit und werden häufig für wissenschaftliche Untersuchungen, Umweltüberwachung und Erdbeobachtung verwendet.

Prüfungsfrage BE416

Was versteht man unter dem Transponder eines "OSCAR" und wie arbeitet er?

Prüfungsfrage BE411

Was bedeutet der Begriff Uplink im Bereich der Satellitenkommunikation?

Prüfungsfrage BE412

Was bedeutet der Begriff Downlink im Bereich der Satellitenkommunikation?

Prüfungsfrage NF113

Warum befinden sich bei Satellitenbetrieb Up- und Downlink in der Regel nicht im gleichen Frequenzband? Man benutzt unterschiedliche Frequenzbänder, weil ...

Bei der Nutzung von Satellitenkommunikation ist die Ausrichtung von Antennen von zentraler Bedeutung. Die Begriffe Azimut und Elevation spielen dabei eine Schlüsselrolle. Sie beschreiben die horizontale Ausrichtung und den vertikalen Winkel, unter denen ein Satellit von der Erdoberfläche aus wahrgenommen wird.:

Der Azimut ist die Richtung entlang des Horizonts, in die man schaut, um den Satelliten zu sehen. Er wird meist in Grad gemessen und reicht von $0 °$ (Norden) über $90 °$ (Osten), $180 °$ (Süden) bis $270 °$ (Westen).
Die Elevation ist der vertikale Winkel, unter dem ein Satellit von der Position aus über dem Horizont steht. Sie wird ebenfalls in Grad gemessen und variiert von $0 °$ (direkt am Horizont) bis $90 °$ (senkrecht über einem).

Der Begriff *Azimut* stammt von arabisch *as-sumūt*, ("die Wege") ab. *Elevation* leitet sich vom lateinischen elevare ("erheben") ab.

Prüfungsfrage BE413

Was bedeutet der Begriff Azimut im Bereich der Satellitenkommunikation?

Prüfungsfrage BE414

Was bedeutet der Begriff Elevation im Bereich der Satellitenkommunikation?

Im Amateurfunkdienst über Satelliten gilt eine Ausnahme von der Pflicht, nur offene Sprache zu verwenden. Es ist erlaubt, Steuersignale zwischen Bodenstationen und Amateurfunksatelliten zum Zwecke der Verschleierung zu verschlüsseln. Das heißt, dass hierfür ausnahmsweise Verschlüsselungsverfahren genutzt werden dürfen, die verhindern, dass der Inhalt der Steuersignale von Dritten mitgelesen werden kann. Dies dient der Sicherheit der Satelliten vor Steuerkommandos von Unbefugten.

Prüfungsfrage VA303

Welche Kommunikationsinhalte dürfen im internationalen Amateurfunkverkehr laut Radio Regulations (RR) zum Zwecke der Verschleierung verschlüsselt werden?

Im deutschen Recht - nicht aber international - gilt diese Regelung auch für die Steuersignale an automatische und fernbediente Stationen sowie Remote-Stationen.

Prüfungsfrage VD104