Vor den geostationären Satelliten – Teil 1

So, um zwei Fliegen mit einer klappe zu schlagem, ein neuer Aufsatz auf der Website im Blog in drei Teilen. Wers nicht erwarten kann, findet ihn natürlich auch auf der Website…

Es ist heute im Rückblick sehr erstaunlich, wie schnell sich die Weltraumfahrt kurz nach Sputnik entwickelte – nicht nur innerhalb weniger Jahre die Vorstöße zu Mond, Venus und Mars, sondern dass man sofort einen Nutzen für Satelliten fand. Neben dem militärischen Einsatz, der in den USA schon zwei Jahre nach Sputnik dominierte, gab es bald die ersten Wettersatelliten und auch Kommunikationssatelliten.

Heute ist das eine Industrie. Zahlreiche Länder betreiben eigene Satelliten, Gesellschaften vermieten Transponder und Raketen werden entwickelt um an diesem Markt mitzuspielen. Trotzdem – dass wir geostationäre Satelliten einsetzen ist nicht selbstverständlich, denn zuerst hat man es anders probiert.

Die erste Idee war die der passiven Kommunikation. Die Ionosphäre enthält ja elektrische Teilchen und das ermöglicht es, dass wir bei langen und mittellangen Wellen über Distanzen kommunizieren können die länger als die Sichtweite zwischen den Stationen ist. Das Problem ist nur, dass aufgrund der Wellenlänge die Information die transferiert werden kann gering ist. Dies scheidet bei Kurzwellen oder Ultrakurzwellen aus. Diese Frequenzbereiche die auch die Bandbreite für Radio und Fernsehen aufweisen haben nur eine Reichweite von 50 km.

Die Idee war es nun, im Orbit einen reflektierenden Körper zu haben und über diesen die Signale zu transferieren. Diese Tests fanden mit Echo 1+2 statt wozu noch ein Fehlstart (Echo 1A am 13.5.1960) kam. Echo 1 war ein riesiger Ballon. Er bestand aus einer mit Silber bedampften Mylarfolie und sie wurde im Orbit durch einen Gasgenerator, ähnlich einem Airbag aufgeblasen. Die Wandstärke betrug nur 0,0127 mm. Verpackt war der Ballon in einem nur 0,66 m großen Behälter. Im Orbit war er 30,48 m groß. Echo hatte zwar einen Sender, aber der übertrug nur Telemetrie. Die Idee war, dass der Satellit als passiver Reflektor für Funksignale dienen sollte. In Zeiten in denen man zufrieden war, wenn ein Satellit nur einige Monate lang arbeitete, versprach dieser passive Betrieb einen viel längeren störungsfreien Betrieb.

Damit er zur Kommunikation genutzt werden konnte, musste seine Umlaufbahn so hoch sein, dass er von beiden Bodenstationen aus gesehen werden konnte. Echo 1 gelangte am 12.8.1060 eine 1514 x 1697 km hohe Umlaufbahn. Er wog nur 75,3 kg. Echo 1 funktioniert zwar, aber ohne Verstärker war das Signal das reflektiert wurde, sehr schwach und bald begann die Hülle zu schrumpfen und Falten zu bekommen. Der Ballon verlor Gas und verlor seine kugelförmige Gestalt, was den Einsatz noch mehr beeinträchtigte. Über Echo 1 wurde experimentell Daten zwischen Ost- und Westküste der USA übertragen, so z.B. Funkbilder.

Trotzdem probierte man es ein zweites Mal. Echo 2 gelangte am 25.1.1964 in den Orbit. Seoine stärker geneigte Umlaufbahn erlaubte auch Experimente weiter nördlich als dies bei Echo 1 der Fall war. Er war mit 41 m noch größer. Damit die Haut stabiler wurde, bestand sie nun aus einer Mylarfolie zwischen zwei Aluminiumschichten. Sie war um 40% dichter, aber 100-mal steifer. Doch die Nachteile waren offensichtlich: Je größer der Satellit, desto anfälliger ist der Satellit für Mikrometeoritentreffer und bedingt durch die große Oberfläche gibt es auch Bahnstörungen durch den Strahlungsdruck de Sonne und der Restatmosphäre. Daher war die Lebensdauer der Satelliten auch nicht hoch. Echo 1 trat am 24.5.1968 in die Atmosphäre ein, normalerweise ist die Bahn in der er sich befand bei „anderen“ Satelliten für mehr als ein Jahrtausend stabil. Echo 2 in seiner nur 1000 x 1300 km hohen Umlaufbahn verglühte schon  am 7.6.1969. Er hält bis heute aber den Rekord für den Größten Satelliten. Man fand diese Eigenschaft (der Abbremsung durch die Restatmosphäre)  sogar so nützlich das man innherlab der Explorer Serie drei weitere, kleine Ballone startete um die Eigenschaften dere Hochatomsphäre zu erforschen und vor allem basierend auf diesen Prognosen über den Antriebsbedarf und die lebensdauer von erndahen Satelliten zu gewinnen.