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Von der Erde ins All und wieder zurück

Während der zweijährigen Testphase nutzt Icarus die internationale Raumstation ISS als Datenempfänger im All. Die ISS sammelt die Messdaten vieler hundert Sender und schickt sie an das Kontrollzentrum auf der Erde. Gleichzeitig schickt sie den Sendern Kommandos, mit denen diese ihre Einstellungen ändern können.

Datenübertragung

Datenübertragung

Wissenschaftler, die mittels Sender Tiere beobachten, haben eine hohe Telefonrechnung. Der Grund: Bislang übertragen die Sender ihre Messungen über den Mobilfunkstandard GSM als SMS. Mobilfunktarife aber, die auch Roaming in Afrika anbieten, sind teuer. Ohne das geht es aber nicht, wenn Forscher Tiere in Afrika verfolgen möchten, beispielsweise Flughunde, Störche und Kuckucke.

Die Sender schicken ihr Daten an die Empfangsstation im All und erhalten von dieser Kommandosignale (A). Der Empfänger kommuniziert mit einem Kontrollzentrum in Moskau (B). Bild vergrößern
Die Sender schicken ihr Daten an die Empfangsstation im All und erhalten von dieser Kommandosignale (A). Der Empfänger kommuniziert mit einem Kontrollzentrum in Moskau (B). [weniger]

Mit Icarus wird künftig zumindest die Datenübertragung günstiger. Denn die neuen Icarus-Sender schicken ihre Messungen nicht mehr über das Mobilfunknetz, sondern an eine eigene Empfangsstation auf der Internationalen Raumstation ISS. Ein Datenpaket ist etwa 220 Byte groß und wird in dreieinhalb Sekunden übertragen. Die Daten werden mit dem sogenannten CDMA-Verfahren codiert, sodass viele Datenströme gleichzeitig in einem gemeinsamen Frequenzbereich übertragen werden können. Die Mini-Sender senden ihre Sensordaten nicht nur weiter, sie können auch mehrere Gigabyte an Daten speichern. Dazu muss der Sender allerdings erst wieder eingesammelt werden.

In vertikaler Richtung erreichen die Datenpakete die hunderte Kilometer entfernte Empfangsstation im All. In horizontaler Richtung werden sie dagegen nicht nur von der Atmosphäre abgeschwächt, sondern von der Vegetation und der Landschaft verschluckt. Die Signale der Sender lassen sich deshalb auf der Erde nur über kurze Distanzen auffangen, und auch nur innerhalb des wenige Sekunden langen Übertragungsfensters. Die Daten werden deshalb unverschlüsselt versendet, eine einfache Verschlüsselung ist aber technisch möglich.

Die Sender besitzen einen eingebauten Zeitschalter. Dieser kennt die ungefähren Abstände, in denen der Empfänger am Himmel über dem Sender auftaucht und meldet, wenn sie sich nähert. Daraufhin erwacht der Funkempfänger des Senders und prüft in regelmäßigen Abständen, ob er das Sendesignal empfängt, das die ISS laufend Richtung Erde sendet. Aus diesem Signal und seinen eigenen GPS-Daten kann der Sender die Bahn der ISS berechnen und damit den Zeitpunkt bestimmen, an dem ein Austausch von Daten möglich sein wird. Bis dahin fällt der Sender wieder in Tiefschlaf.

Die Sender befinden sich die meiste Zeit im standby-Modus (1). Zu bestimmten Zeiten erwacht er Sender und prüft, ob er das Signal von der ISS empfängt (2, 3). Dann berechnet er, wann er seine Daten verschicken kann (4). Während er sich im Empfangsfenster der ISS befindet, verschickt er seine Daten (5). Die ISS bestätigt, wenn sie die Signale des Senders erhalten hat (6). Danach fällt der Sender wieder in seinen Energispar-Modus (7). Bild vergrößern
Die Sender befinden sich die meiste Zeit im standby-Modus (1). Zu bestimmten Zeiten erwacht er Sender und prüft, ob er das Signal von der ISS empfängt (2, 3). Dann berechnet er, wann er seine Daten verschicken kann (4). Während er sich im Empfangsfenster der ISS befindet, verschickt er seine Daten (5). Die ISS bestätigt, wenn sie die Signale des Senders erhalten hat (6). Danach fällt der Sender wieder in seinen Energispar-Modus (7). [weniger]

Zum berechneten Zeitpunkt erwacht er wieder und sendet seine Daten an die Empfangsstation im All. Die ISS wiederum kann dann bei Bedarf über Funksignale die Konfiguration des Senders anpassen. Jeder Sender übermittelt in der Regel einmal am Tag seine Daten an die ISS. Diese speichert die Daten und sendet sie beim nächsten Funkkontakt mit den Bodenstationen zum russischen Kontrollzentrum in Moskau. Dieses leitet die Daten weiter an das Nutzerdatenzentrum von Icarus, in dem die Daten aufbereitet und über die MoveBank-Datenbank den Wissenschaftlern zugänglich gemacht werden. Zwischen Messung und Veröffentlichung in der MoveBank können dadurch über 24 Stunden vergehen.

 
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