Wie funktionieren Satelliten im Weltraum und senden die Informationen zurück zur Erde?
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Kurze Antwort: Sie sind so konzipiert, dass sie in der Weltraumumgebung funktionieren, etwas, das über Jahrzehnte perfektioniert wurde. Jeder Satellit hat einen bestimmten Einsatzbereich/Zweck. Heutzutage sind viele Satelliten stärker standardisiert und verfügen über einen „Bus“-Hauptrahmen, der an den Zweck angepasst ist, um ihn etwas kostengünstiger zu machen. Und was die Informationen betrifft, die einfach über Funkverbindungen übertragen werden – wiederum nur an diesen Satelliten, damit sie sich nicht gegenseitig stören. Neulich testen einige die Laserkommunikation, weil ein Laser weitaus mehr Informationen schnell übertragen kann. Sie haben es sogar erfolgreich bis zum Mars getestet.
„Wie weit kann ein Satellit am weitesten in den Weltraum fliegen und trotzdem ein erreichbares Signal zur Erde senden?“
Hängt von vielen Faktoren ab.
Wie laut kann Ihr Satellit senden? (max. effektive Satelliten-Sendeleistung)
Wie groß und empfindlich ist Ihr „Ohr“? (Größe der Empfängerantenne/-anordnung)
Wie gut können Sie zwischen Hintergrundgeräuschen und dem Signal unterscheiden? (Es ist, als würde man versuchen, ein Flüstern in einem Rockkonzert zu finden)
Was ist die maximal nutzbare Bitrate bei einer bestimmten Entfernung und einem bestimmten Kompromiss zwischen Rauschen, Fehler und Signalleistung?
Wie genau kann Ihr Satellit auf Ihre Receiver ausgerichtet sein? (Stabilisierungs- und Orientierungskontrolle)
Wir erhalten immer noch Telemetriedaten von der Voyager * , 40 Jahre nach ihrem Start hat sie fast die „Heliopause“ erreicht, wo der Strahlungseinfluss der Sonne fast vollständig aufhört und praktisch die Grenze zwischen dem Sonnensystem und dem interstellaren Raum markiert. Derzeit ist er fast 17,2 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt und es wird erwartet, dass er bis etwa 2025 weiterhin ein nachweisbares Signal sendet.
Die Signalleistung ist erbärmlich gering, der Atomgenerator an Bord gibt etwa 157 Watt ab, und als das Signal die Erde erreicht, ist die Leistung auf den Pikowattbereich gesunken. ( Um das ins rechte Licht zu rücken: Eine Stubenfliege erzeugt beim Fliegen millionenfach so viel Kraft .)
Das bedeutet, dass Sie eine große Antenne (oder ein großes Array) mit einem unterkühlten Empfänger benötigen (um thermisches Rauschen zu minimieren), wie die unten abgebildete 70-Meter-Parabolschüssel:
Es gibt über die ganze Welt verstreute Netzwerke solcher Empfänger, die alle das EM-Spektrum nach dem Lied der Voyager absuchen.
Die Frage, wie weit ein Satellit in den Weltraum vordringen und trotzdem erreichbar sein kann, ist also weitgehend offen.
- Voyager waren Raumsonden, keine Satelliten, aber es gelten ähnliche Prinzipien.