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CAPS: Großteil von China abgedeckt
CAPS: Großteil von China abgedeckt (Bild: National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences/ Screenshot: Golem.de)

GPS Satellitennavigation mit alten Kommunikationssatelliten

Statt teure neue Satelliten ins All zu schießen, wollen chinesische Wissenschaftler Satellitennavigation mit vorhandenen Satelliten betreiben. Am liebsten sind ihnen ältere, die nicht mehr ganz auf Position sind.

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Ein Satellitennavigationssystem wie das Global Positioning System (GPS) der USA oder das europäische Galileo aufzubauen, ist langwierig und teuer: Eine Konstellation aus Satelliten muss in die Erdumlaufbahn geschossen werden. Chinesische Wissenschaftler haben ein Konzept für ein Satellitennavigationssystem erarbeitet, das ohne neue Satelliten auskommt. Es nutzt vorhandene.

Die Navigationssatelliten senden in regelmäßigen Abständen Signale mit einer sehr genauen Zeitangabe aus. Ein GPS-Gerät auf der Erde empfängt die Signale mehrerer Satelliten und errechnet daraus per Triangulation seine Position. GPS nutzt 30 Satelliten, die komplette Galileo-Konstellation wird ebenso viele Satelliten haben.

Forscher von der chinesischen Akademie der Wissenschaften testen seit einigen Jahren die Möglichkeit, Satellitennavigation von der Erde aus mit vorhandenen Kommunikationssatelliten zu betreiben. Dazu wird ein Signal von der Erde zu geostationären Satelliten gefunkt, die es wieder zurück zur Erde funken. Ein Empfänger errechnet dann wie gehabt per Triangulation seine Position.

Weitere Daten

Dieses Konzept habe einige Vorteile - allen voran, dass keine neuen Satelliten ins All geschossen werden müssten. Die Kommunikationssatelliten ermöglichten zudem, neben dem Zeitsignal weitere Daten zu übertragen, etwa zum Wetter, schreiben die Forscher um Ji Haifu in einem Aufsatz, der als Preprint auf dem Dokumentenserver Arxiv veröffentlicht worden ist. Zudem funken diese Satelliten auf mehreren Frequenzen, was es ermöglicht, Interferenzen zu vermeiden. Außerdem funktioniert die Verbindung in zwei Richtungen - in einem Notfall könnte ein Navigationsgerät also darüber auch eine Positionsmeldung absetzen.

Allerdings gibt es eine Schwierigkeit: Geostationäre Satelliten stehen genau über dem Äquator - sie können also nur Daten über die geografische Breite, nicht aber über die Länge liefern. Dazu müssten sich die Satelliten nördlich oder südlich des Äquators befinden. Das verhindern die Betreiber aber gerade: Verschiedene Kräfte wie die Anziehungskraft der Sonne oder des Mondes lenken die Satelliten ab. Mit Hilfe der Triebwerke wird das korrigiert. Ein Großteil des Treibstoffs wird dazu verwendet, einen Satelliten in der geostationären Bahn zu halten.

Gegen Ende der Betriebszeit, wenn der Treibstoff knapp wird, achteten die Betreiber, um die Lebensdauer zu verlängern, nur noch auf die Lage sowie auf die Ost-West-Ausrichtung, erklären die Forscher. Das Ergebnis ist, dass die Satelliten leicht nach Norden und Süden taumeln. Über der Erde durchlaufen sie eine Bahn in der Form einer Acht. Slightly Inclined Geostationary Orbit (SIGSO), etwa: leicht abgewichene Satelliten im geostationären Orbit, nennen die Forscher die Satelliten. Diese Abweichung reiche aus, um eine Positionsbestimmung sowohl in der Breite als auch in der Länge zu ermöglichen, sagen die Forscher.

Sechs Satelliten

Eine Konstellation aus zwei geostationären und vier SIGSO-Satelliten, die eine Abweichung von fünf Grad aufweisen, sollte nach Ansicht der Forscher ausreichen, um den Großteil der Fläche Chinas abzudecken. Ein solches System soll die Genauigkeit des zivilen, mit einigen Anpassungen sogar die des militärischen GPS-Signals haben.

Das Konzept des sogenannten Chinese Area Positioning System (CAPS) wurde 2002 entwickelt, die ersten Tests wurden 2005 durchgeführt.


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genab.de 29. Nov 2012

und da heißt es immer die Chinesen seien Umweltverschmutzer... die achten schon auf Ihre...

Casandro 29. Nov 2012

Das muss nicht bidirektional sein. Es reicht völlig, wenn eine Bodenstation einfach das...

Charles Marlow 29. Nov 2012

Psst! Über günstige, russische Alternativen spricht man bei uns nicht! Wir wollen uns...

Casandro 29. Nov 2012

Da man da nicht mehr Techniken wie CDMA verwenden kann, braucht man da wirklich für jeden...

mushid0 28. Nov 2012

das chinesiche satellitennavigationssystem heisst compass und ist bereits schon produktiv...

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