Wenn man an Amateurfunk denkt, kommen einem zunächst große Antennen auf Hausdächern, Funkgeräte und vielleicht lange Gespräche mit Funkamateuren aus aller Welt in den Sinn. Doch Amateurfunk kann noch viel weiter gehen – nämlich bis ins Weltall. Seit vielen Jahrzehnten nutzen Funkamateure Satelliten, die sich in einer Erdumlaufbahn befinden, um miteinander zu kommunizieren.
Diese speziellen Satelliten werden häufig als Amateurfunksatelliten oder OSCAR-Satelliten bezeichnet. OSCAR steht für „Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio“, also sinngemäß „umlaufender Satellit mit Amateurfunk an Bord“. Der Name hat sich zu einem festen Begriff in der Amateurfunkwelt entwickelt.
Wie kommen Amateurfunksatelliten ins Weltall?
Ein Amateurfunksatellit wird natürlich nicht einfach von Funkamateuren selbst mit einer Rakete ins All geschossen. Die meisten Satelliten werden als sogenannte Mitfluggelegenheit („rideshare“) gemeinsam mit anderen Satelliten gestartet.
Dabei nutzen Amateurfunkgruppen, Universitäten oder Organisationen freie Kapazitäten auf einer Trägerrakete. Der kleine Satellit wird zusammen mit anderen Nutzlasten ins All gebracht. Viele Amateurfunksatelliten sind dabei erstaunlich klein. Moderne Projekte verwenden häufig sogenannte CubeSats. Das sind standardisierte Kleinsatelliten, die aus würfelförmigen Modulen aufgebaut werden können.
Ein CubeSat kann beispielsweise nur wenige Kilogramm wiegen und trotzdem einen kompletten Amateurfunk-Transceiver, Computer, Solarpaneele und verschiedene Sensoren an Bord haben.
Nach dem Start wird der Satellit in seine Umlaufbahn gebracht und anschließend in Betrieb genommen. Von der Erde aus können Funkamateure dann verfolgen, wo sich der Satellit gerade befindet und wann er über den eigenen Standort fliegt.
Warum heißen sie OSCAR?
Der Name OSCAR hat eine interessante Geschichte. Bereits Ende der 1950er-Jahre entstand in den USA die Idee, einen Amateurfunksender ins All zu bringen. Amateurfunker wollten nicht nur Satelliten beobachten, sondern selbst einen Satelliten für Funkverbindungen nutzen.
Der erste erfolgreiche Amateurfunksatellit war OSCAR 1, der am 12. Dezember 1961 gestartet wurde. Er war technisch sehr einfach aufgebaut und sendete lediglich ein Signal zur Erde. Trotzdem war dieses kleine Projekt ein Meilenstein: Zum ersten Mal konnten Funkamateure einen selbst entwickelten Satelliten im Weltraum nutzen.
Damit war der Grundstein für eine ganze Reihe weiterer Amateurfunksatelliten gelegt.
Im Laufe der Jahre entstanden immer leistungsfähigere Satelliten. Einige wurden speziell für Sprachverbindungen entwickelt, andere können digitale Daten übertragen oder dienen als sogenannte Repeater.
Der Satellit als Funkrelais
Eine der interessantesten Anwendungen ist der Satellit als Funkrelais.
Das Prinzip ist eigentlich ganz einfach: Ein Funkamateur sendet auf einer bestimmten Frequenz zum Satelliten. Der Satellit empfängt dieses Signal und sendet es auf einer anderen Frequenz wieder zur Erde zurück.
Dadurch können zwei Funkamateure miteinander sprechen, obwohl sie sich auf der Erde sehr weit voneinander entfernt befinden.
Der Satellit wirkt dabei ähnlich wie ein Relais auf einem Berg – nur befindet sich dieses Relais mehrere hundert Kilometer über unseren Köpfen.
Besonders interessant ist, dass sich Amateurfunksatelliten relativ schnell über den Himmel bewegen. Ein Satellit ist deshalb meistens nur einige Minuten lang gut erreichbar. Funkamateure müssen daher genau wissen, wann ein Satellit über ihren Standort fliegt.
Was kann man über einen Satelliten machen?
Mit geeigneten Amateurfunk-Satelliten sind beispielsweise Sprachverbindungen möglich. Ein Funkamateur kann den Satelliten während seines Überflugs nutzen und andere Funkamateure auf der Erde erreichen.
Das funktioniert teilweise erstaunlich gut.
Darüber hinaus gibt es Satelliten, die digitale Daten übertragen. Je nach Satellit können beispielsweise Telemetriedaten, kurze Nachrichten oder andere digitale Informationen ausgetauscht werden.
Auch für Ausbildungs- und Technikprojekte sind diese Satelliten interessant. Funkamateure können dabei nicht nur funken, sondern sich intensiv mit Antennentechnik, Satellitenbahnen, Funktechnik, Computertechnik und digitaler Datenübertragung beschäftigen.
Eine besondere Herausforderung: Der Doppler-Effekt
Wer einmal versucht hat, einen Amateurfunksatelliten zu empfangen, stellt schnell fest, dass die Sache technisch etwas anspruchsvoller ist.
Da sich der Satellit mit mehreren Kilometern pro Sekunde relativ zur Erde bewegt, verändert sich die empfangene Frequenz. Verantwortlich dafür ist der Doppler-Effekt.
Beim Überflug muss die Frequenz deshalb teilweise nachgeführt werden. Moderne Funkgeräte und Computerprogramme können diese Korrektur automatisch durchführen.
Gerade für technisch interessierte Funkamateure ist das eine spannende Kombination aus Funktechnik und Computertechnik.
Welche Antenne benötigt man?
Für den Einstieg braucht man nicht unbedingt eine riesige Satellitenantenne.
Viele Amateurfunksatelliten können mit vergleichsweise einfachen Antennen empfangen werden. Häufig kommen VHF-/UHF-Antennen zum Einsatz. Für den Satellitenfunk werden beispielsweise Handfunkgeräte mit geeigneten Antennen oder sogenannte Arrow-Antennen verwendet.
Wer regelmäßig Satelliten arbeiten möchte, kann natürlich auch eine fest installierte Richtantenne verwenden. Diese kann mithilfe einer Rotorsteuerung automatisch dem Satelliten folgen.
Dabei kommt wieder moderne Computertechnik ins Spiel: Ein Programm kennt die aktuelle Satellitenbahn und berechnet, wann der Satellit über den eigenen Standort kommt und in welche Richtung die Antenne zeigen muss.
Woher weiß man, wann ein Satellit kommt?
Amateurfunker verwenden sogenannte TLE-Daten (Two-Line Elements). Diese enthalten Informationen über die Umlaufbahn eines Satelliten.
Mit diesen Daten können Computerprogramme berechnen, wann ein Satellit sichtbar beziehungsweise erreichbar ist.
So kann man beispielsweise feststellen:
- Wann kommt der Satellit über meinen Standort?
- Aus welcher Richtung kommt er?
- Wie hoch steigt er über den Horizont?
- Wann verschwindet er wieder?
- Welche Frequenz muss ich einstellen?
- Wie stark verändert sich die Frequenz durch den Doppler-Effekt?
Damit wird aus einem kleinen Funkgerät schnell eine richtig interessante technische Anwendung.
Wer kümmert sich um die Satelliten?
Hinter Amateurfunksatelliten stehen weltweit verschiedene Organisationen, Vereine, Universitäten und Amateurfunkgruppen.
Eine besonders wichtige Organisation ist die AMSAT. AMSAT steht für Radio Amateur Satellite Corporation und ist international in der Entwicklung und Unterstützung von Amateurfunksatelliten aktiv.
In verschiedenen Ländern gibt es eigene AMSAT-Organisationen. Sie unterstützen Projekte, koordinieren Frequenzen, helfen bei der Entwicklung von Satelliten und stellen Informationen für Funkamateure bereit.
Viele Satelliten entstehen dabei durch die Zusammenarbeit von Funkamateuren, Ingenieuren, Universitäten und Studenten.
Das macht den Amateurfunk besonders interessant: Man kann nicht nur einen fertigen Satelliten benutzen, sondern sich auch an der Entwicklung der Technik beteiligen.
Amateurfunk und Raumfahrt gehören zusammen
Amateurfunksatelliten zeigen sehr schön, wie vielseitig Amateurfunk sein kann. Es geht längst nicht mehr nur darum, mit jemandem auf der anderen Seite der Erde zu sprechen.
Hier treffen Elektronik, Funktechnik, Computertechnik, Antennenbau, Raumfahrt und Programmierung aufeinander.
Und genau das macht Satellitenfunk für viele Funkamateure so faszinierend.
Wenn man mit einer kleinen Antenne und einem Funkgerät einen Satelliten empfängt, der gerade mehrere hundert Kilometer über der Erde unterwegs ist, bekommt man schnell ein ganz besonderes Gefühl dafür, was mit moderner Funktechnik möglich ist.
Für unseren Computer Club Media 2000 ist das Thema deshalb besonders interessant: Amateurfunk lässt sich hervorragend mit unseren anderen technischen Bereichen verbinden – von Elektronik und Antennentechnik über Computer und Netzwerke bis hin zu Software und Automatisierung.
Und vielleicht steht beim nächsten Fieldday nicht nur eine Antenne für den klassischen Amateurfunk auf dem Gelände, sondern auch eine Antenne, die gezielt in Richtung Himmel zeigt – auf den nächsten OSCAR.