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 dem Kontrollzentrum in Moskau (B).

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. Um diese Daten auslesen zu können, muss der Sender wieder eingesammelt werden.

In vertikaler Richtung erreichen die Datenpakete die 400 Kilometer entfernte Empfangsstation auf der ISS. 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.

Damit die Sender ihre begrenzten Energiereserven nicht unnötig verausgaben, findet die Datenübertragung zur ISS in engen Zeitfenstern statt, nämlich nur dann, wenn die Station den Sender überfliegt. Diese Zeiten errechnen die Sender eigenständig aus den ISS-Bahndaten, die ihnen regelmäßig übermittelt werden. Danach geht der Sender in den Ruhemodus und wacht zu den vorbestimmten wieder Zeiten auf.

Damit die Sender ihre begrenzten Energiereserven nicht unnötig verausgaben, findet die Datenübertragung zur ISS in engen Zeitfenstern statt, nämlich nur dann, wenn die Station den Sender überfliegt. Diese Zeiten errechnen die Sender eigenständig aus den ISS-Bahndaten, die ihnen regelmäßig übermittelt werden. Danach geht der Sender in den Ruhemodus und wacht zu den vorbestimmten wieder Zeiten auf.

Zum berechneten Zeitpunkt erwacht er wieder und sendet seine Daten an die Empfangsstation im All. Auf umgekehrtem Weg ist es aber auch möglich, die Konfiguration  des Senders auf Wunsch des Wissenschaftlers anzupassen. 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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