Die Internationale Raumstation ISS

Autor: Maik Hermenau

Die Internationale Raumstation ist das größte künstliche von Menschenhand gebaute Objekt im Weltraum und das zugleich teuerste Weltraumprojekt seit den Apollo Mondlandungen in den 60er Jahren. Die Verwirklichung ist nur möglich geworden, da die einst großen Konkurrenten die USA und Russland all ihre Ressourcen in diesem Projekt vereinen. Insgesamt sind noch weitere 14 Länder, darunter auch Deutschland, am Bau und Betrieb der ISS beteiligt.


Die ISS am 23.Mai 2011 mit dem gekoppelten Space Shuttle Endeavour STS-134. Fotografiert von der Sojus TMA-20.
© Spaceflight.nasa.gov

Der Aufbau der ISS begann am 20.Novenber 1998 mit dem Start des ersten russischen Moduls Sarja (dt. Morgenröte) mit einer Proton-K Trägerrakete vom Kosmodrom Baikonur in Kasachstan. Mit dem Flug STS-88 des Space Shuttle Endeavour im Dezember 1998, wurde nach nur 16 Tagen das erste amerikanische Modul Unity (dt. Einheit) angekoppelt und die somit zukünftige Zusammenarbeit zwischen Russland und den USA eingeleitet. Seit dem 02.November 2000 ist die ISS permanent mit einer Besatzung besetzt. Ab da zeichnete sich ab, dass der mehr inoffizielle statt offizielle Name der Internationalen Raumstation "Alpha" lautet. Nach einer ursprünglich geplanten Bauzeit von 5 Jahren konnten die ISS erst mit einer deutlich abgespeckten Form nach 11½ Jahren als fertig gestellt betrachtet werden, auch wenn bis zum heutigen Zeitpunkt noch immer Erweiterungen geplant sind. Jetzt stehen den steht's sechs an Bord befindlichen Personen zweier Langzeitbesatzungen ein Wohn- und Arbeitsraum von 910 m³ zur Verfügung.


Bild-Zeitung vom 21.11.1998

Modul Start Trägersystem
Sarja (dt.Morgenröte) [FGB] 11/1998 Proton-K
Unity (dt.Einheit) [Note 1] 12/1998 STS-88
Swesda (dt.Stern) [DOS 8] 07/2000 Proton-K
Destiny (dt.Schicksal) 02/2001 STS-98
Quest (dt.Suche) 07/2001 STS-104
Pirs (dt.Pier) [DC 1] 09/2001 Progress M
Harmony (dt.Harmonie) [Note 2] 10/2007 STS-120
Columbus 02/2008 STS-122
Kibo (dt.Hoffnung) 05/2008 STS-124
Poisk (dt.Suche) [SO 1] 11/2009 Progress M
Tranquility (dt.Ruhe, Stille) [Note 3] 02/2010 STS-130
Rasswet (dt.Morgendämmerung) [DCM] 05/2010 STS-132
Die ISS, der einzigen Außenposten der Menschheit, bewegt sich mit der ersten kosmischen Geschwindigkeit von ca. 7.91 km/s oder 28476 km/h in rund 350 km Höhe. Mit einer Inklination (Bahnneigung) von 51.6° überfliegt sie mehr als 95% der bewohnten Erdoberfläche. Pro Tag umrundet sie rund 16 mal die Erde bei einer Umlaufzeit von 93 min. Von Deutschland aus gibt es 6 Überflüge pro Tag mit einer Dauer von maximal 10 min. Die Funkverbindung zwischen dem Raumflugkörper und der Kontrollstation am Boden ist die einzige Möglichkeit Informationen gegenseitig auszutauschen. Daher nutzt man u.a. für die ISS sieben russische und drei amerikanische landgestützte Bahnverfolgungsstationen. Zusätzlich gibt es noch das Bahnverfolgungsschiff "Kosmonaut Wiktor Pazajew", welches als letztes seiner Art der ehemaligen Kosmischen Flotte übrig geblieben ist und heute als Ausstellungsstück des Weltmeeresmuseums im Hafen von Kaliningrad, Russland liegt. Insgesamt haben die russischen Bahnverfolgungsstationen eine Abdeckung von 13% der Umlaufbahn der ISS. Von 16 Umläufen pro Tag ist in 10-11 Umläufen ein Radiokontakt über mindestens eine russische Bahnverfolgungsstation möglich. Die Bahnverfolgungsstationen stammen noch alle aus der Zeit der Sowjetunion und wurden damals als OKIK (dt. Separater Kommando-Mess-Komplex) bezeichnet. Die längste Verbindung über mehrere Stationen kann maximal 24 min betragen. Dies ist zugleich der 1.Überflug in unserer Funksicht bzw. auch der 33.Umlauf welcher z.B. noch vor kurzem für Kopplungen von Sojus und Progress Zubringerschiffen verwendet wurde. Die russischen Bahnverfolgungsstationen und das Flugleitzentrum ZUP (Zentr Uprawlenija Poletami, dt. Zentrum für die Leitung von Flügen) in Koroljow, Russland, was sich 25 km nordöstlich vom Stadtzentrum Moskau's befindet, sind miteinander alle über ein Netzwerk aus Glasfaserleitungen verbunden. Die amerikanischen Bahnverfolgungsstationen werden hauptsächlich nur als Backup für einen möglichen Ausfall vom TDRSS reserviert. Vierteljährlich wird über diese nur ein VHF-Verständigungstest von der ISS aus durchgeführt.

Komandno - Ismeritelbnyj Kompleks SSSR
ZUP Moskau

ISS_Track.gif (20901 Byte)

Rufzeichen Ort, Land Koordinaten Kennung Ansicht
RGS-21 Tyuratam "Dshusaly", Baikonur, Kasachstan 45,907°N; 63,336°O DJS Google Maps
RGS-24 Eniseisk, Russland 58,445°N; 92,270°O S24 Google Maps
RGS-26 Wulkannyj, Petropawlowsk, Russland 53,101°N; 158,360°O PPK Google Maps
RGS-27 Shakhi, Barnaul, Russland 53,314°N; 83,357°O BRN Google Maps
RGS-33 Ulan-Ude, Russland 51,873°N; 107,939°O ULD Google Maps
RGS-34 Schtscholkowo, Russland 55,949°N; 37,962°O SHK Google Maps
RGS-35 Galenki, Ussurijsk, Russland 44,022°N; 131,756°O USK Google Maps
UZYY "Kosmonaut Wiktor Pazajew" in Kaliningrad, Russland 54,706°N; 20,497°O KVP Google Maps
DFRC Dryden, USA 34,905°N; 117,862°W DRY Google Maps
WPS Wallops Island, USA 37,926°N; 75,475°W WFF Google Maps
WSC White Sands, USA 32,500°N; 106,608°W WHS Google Maps
Wegen der Nähe zu Russland liegt auch noch West-Europa im Einzugsbereich der am westlichsten liegenden russischen Bahnverfolgsstationen. Das wäre einmal die Bahnverfolgungsstation RGS-34 in Schtscholkowo, welche sich 7,5 km östlich vom Flugleitzentrum ZUP befindet und das Bahnverfolgungsschiff "Kosmonaut Wiktor Pazajew" was im Hafen von Kaliningrad liegt. Schon ab einer geringen Elevation von ca. 1° über dem Horizont ist die Aufnahme des Radiokontaktes möglich. Im Regelfall ist der Radiokontakt kurz vor Ende der ersten Hälfte des Überfluges über West-Europa hergestellt. Auf diese Weiße kann es so täglich 3-4 Überflüge geben in denen ein Radiokontakt zur ISS mitverfolgt werden kann. In Europa ist man somit in der Lage viele wichtige Höhepunkte während eines Raumfluges zu erleben. Das können z.B. Kopplungen von Sojus und Progress Zubringerschiffen an die ISS sein. Aber auch bei Umkopplungen von Sojus Schiffen oder bei der Durchführung von Orlan-EVA's kann man live dabei sein. Vor kurzem fanden noch während der 3-Tages Sojus-Flüge zur ISS die Kopplungen steht's im 33.Umlauf statt und im 34.Umlauf die Öffnung der Schotts zur ISS. Beides steht's in der Funksicht zu einer russischen Bahnverfolgungsstation liegend. Denn es war notwendig erst den Status über das Telemetriesystem des Sojus Schiffes abzufragen und nach einer Überprüfung der Daten die Freigabe für den bevorstehenden Schritt zu erteilen.

Die wohl wichtigste Frequenz des russischen VHF-Kommunikationssystems ist die 143.625 MHz, welche für Phonie genutzt wird. Schon am 12.April 1961 sendete der erste Mensch im Weltraum, der Kosmonaut Juri Gagarin, aus der Wostok-1 auf genau der gleichen Frequenz zum Boden. Dies bestädigen einige Zeitungsartikel aus der damaligen Zeit. Somit ist die 143.625 MHz zweifellos die älteste noch bis heute benutzte Frequenz in der bemannten Raumfahrt. Auf der russischen Raumstation MIR wurde die 143.625 MHz über 15 Jahre lang bis zum Heimflug der letzten Langzeitbesatzung im Juni 2000 als primärer Kommunikationsweg zu den Bahnverfolgungsstationen am Boden verwendet. Noch bevor die ISS mit einer permanenten Besatzung bemannt worden ist, lieferte die Space Shuttle Mission STS-92 im Oktober 2000 die ersten S- und Ku-Band Antennen der ISS für das amerikanische TDRSS, welches wie schon beim Space Shuttle als primärer Kommunikationsweg für eine weltweite Funkverbindung verwendet wurde. Somit ist die 143.625 MHz nur noch für eine sekundäre Nutzung bzw. als Backup auf der ISS deklariert. Auf der Frequenz 143.625 MHz / VHF-1, welche zum Woßchod-M Phonie-Kommunikationssystems gehört, werden heute nur noch unregelmäßig Radiokontakte vom russischen Teil der Besatzung abgehalten. Meisten vor oder während größeren Ereignisse wie z.B. während einer Orlan-EVA oder deren Vorbereitung wenn man die benötigten Kommunikationssysteme testet. Aber auch bei einer bevorstehendenvor Landung mit einem Sojus Schiff, wenn sich die Besatzung gezielt im LBNP (Lower Body Negative Pressure) Training mit der Unterdruckhose zur Stimulation des Herz-Kreislaufsystems auf die entstehenden Kräfte vorbereitet. Vereinzelt werden aber auch private (medizinische) Radiositzungen der Langzeitbesatzungen während des Aufenthaltes an Bord der ISS geführt. Alle diese Radiokontakte können in den ISS Timelines nachlesen werden, welche einen Ablaufplan über die geplanten Aktivitäten eines Flugtages auf der ISS darstellen. Wenn es um interne Informationen der ISS geht ist es wohl die beste Quelle von der NASA. In diesen Berichten wird allgemein sehr viel über die Aktivitäten der VHF/UHF Kommunikations-Systeme und auch des Amateurfunk's von der ISS berichtet. Oftmals werden diese Berichte aber erst rückwirkend mit viel Verspätung online gestellt.

Übersicht: ISS VHF / UHF Downlink

ISS VHF / UHF Downlink

Frequenz in MHz

Nutzung Modulation

Sendeleistung

121.100 Orlan-M Phonie "Korona-M" FM Low-Power
121.275
130.167 Phonie "Woschod-M" VHF-2
Phonie Space-to-Space
manuelles Fernsteuerungssystem "TORU"
FM Low-Power/ 3,5 Watt
143.625 Phonie "Woschod-M" VHF-1 FM 6 Watt
147.200 Telemetrie "BRS-4M" PCM-FM -
231.000 Orlan-M Telemetrie "Tranzit-B" PCM-TMS Low-Power
233.000
247.000
249.000
263.200 Phonie Space-to-Space FM -
272.800
291.500 Telemetrie "BR-9ZU-3" PCM-FM -
400.500 Inter-Satelliten-Link "CUCU" PCM-FM 1,45 / 2,5 Watt
414.200 Phonie "SSCS/ SSER" [primär] PM 0,25 / 5 Watt
417.100 Phonie "SSCS/ SSER" [sekundär]
463.000 Video "Klest-M" FM 10 Watt
628.000 Telemetrie "BITS2-12" [sekundär] PCM-FM 7 / 14 Watt
630.000 Telemetrie "BITS2-12" [primär]
632.000 Telemetrie "BR-9ZU-8" [sekundär]
634.000 Telemetrie "BR-9ZU-8" [primär]
924.600 "Regul-OS" - -

Kommunikations-Systeme der ISS:

Woßchod-M | Korona-M | Tranzit-A | SSCS / SSER | CUCU | Istochnik-M | BITS2-12 / BR-9ZU-8 | Regul-OS | TDRSS

Woßchod-M (dt. Sonnenaufgang / "M" steht für dt. Modifikation) ist das primäre Phonie-Kommunikationssystem des russischen Teils der ISS. Es bildet sich aus den beiden Frequenzpaaren VHF-1 (UKW-1) 139.208 / 143.625 MHz und VHF-2 (UKW-2) 121.750 / 130.167 MHz. Die Nutzung der Frequenzpaare kann sehr unterschiedlich sein. Man setzt sie sowohl für die Phonie- und Packet-Kommunikation zum ZUP-Moskau über die russischen Bahnverfolgungstationen mit dem Boden-Empfangssystem "Aurora-VHF" ein, als auch für die Space-to-Space Kommunikation im Zusammenhang mit den Sojus und Progress Zubringerschiffen für Phonie und TORU, sowie auch für die Korona-M Phonie-Kommunikation der Orlan-M Raumanzüge. Für das Woßchod-M Phonie-Kommunikationssystem gibt es sechs abgewinkelte Stab-Antennen, welche im 60° Abstand am hinteren Teil um das Modul Swesda angebracht sind. In den Modulen der ISS befinden sich insgesamt sechs Schalt-Panel. Diese besitzen jeweils zwei Headset-Anschlüsse, womit die russischen Phonie-Kommunikationssysteme bedient werden können. Diese Schalt-Panel, mit ihren drei schaltbaren VHF-Kanälen, ermöglichen den Zugang auf die Phonie-Kommunikationssysteme Regul-OS, Lira und Woßchod-M.:
 
VHF-1   (Duplex) 139.208 MHz RX / 143.625 MHz TX
VHF-2d (Duplex) 121.750 MHz RX / 130.167 MHz TX
VHF-2s (Simplex) 130.167 MHz RX / 130.167 MHz TX

Zusätzlich gibt es einen Intercom-Kanal der für die Verständigung innerhalb der ISS und zu gekoppelten Sojus-Schiffen benutzt werden kann. Die genauen Bedienvorgänge können dem PDF-Dokument SM Communication Ssystem entnommen werden.


Schalt-Panel für Phonie-Kommunikation
© Spaceflight.nasa.gov

In der Sendeleistung der beiden Frequenzpaare gibt es Unterschiede. Beim Downlink auf der 130.167 MHz zu den russischen Bahnverfolgungstationen wird eine Sendeleistung von 3,5 Watt (High-Power) genutzt. Auch für die Space-to-Space Kommunikation während der Annäherung und Kopplung zu den Sojus und Progress Zubringerschiffen wird der High-Power mit 3,5 Watt verwendet. Nur in dem speziellen Fall der Space-to-Space Kommunikation zu den Orlan-M Raumanzügen wird eine für diesen Zweck im Nahbereich ausreichende Sendeleistung im Low-Power gewählt. Die Sendeleistung für den Downlink auf der 143.625 MHz zu den russischen Bahnverfolgungstationen beträgt ständig 6 Watt. Alle Woßchod-M Frequenzen haben eine ungewöhnliche Signal-Bandbreite von 27 kHz, welche den Empfang mit den meisten Funkscannern Probleme bereitet, da diese eine zu schmale Filterbandbreite in der NFM Modulation besitzen und somit das Signal übersteuert sein kann. Abhilfe bietet hier ein Funkscanner der diese Filterbandbreite beherscht oder auch ein SDR (Software Defined Radio), wobei in der Regel die Filterbandbreite frei wählbar ist. Das es zu keiner Beeindrächtigung mit anderen Funkdienst kommen kann, befindet sich die 143.625 MHz in einem weltweit freigehaltenen Frequenzbereich zwischen 143.60-143.65 MHz für die Weltraum-Forschung. Die anderen drei Frequenzen 121.750; 130.167 und 139.208 MHz, welche in den zivilen und militärischen Flugfunkbändern liegen, wurde um mögliche Überlagerungen auszuschließen nicht für den Flugfunk im Inland von Russland vergeben.

Korona-M (dt. Krone / "M" steht für dt. Modifikation) ist das Phonie-Kommunikationssystem der Orlan-M Raumanzüge. Die Raumanzüge nutzen für den Downlink laut der NASA jeweils eine eigene Frequenz im Bereich von rund 120 MHz, da ja immer mindestens zwei Raumfahrer/Raumanzüge an einer EVA (Extra-Vehicular Activity) beteiligt sind. Andere Quellen behaupten die 121.125 und 121.750 MHz würden dafür genutzt werden, was aber nach meinen Beobachtungen nicht stimmen kann. Da der Bereich zwischen 120-122 MHz für den zivilen Flugfunk benutzt wird, sind auch sehr oft Interferenzen vom AM-Flugfunk während der EVA's im Hintergrund zu hören. Während der 7.Orlan-EVA war es mir schließlich gelungen, den AM-Flugfunk zu identifizieren und die beiden Frequenzen 121.100 und 121.275 MHz als Downlink der Raumanzüge zu bestimmen. Die Raumanzüge arbeiten im Downlink mit nur einer minimalen Sendeleistung und besitzten nach eigenen Angaben eine Reichweite von nicht mehr als 500 m. Somit kann man von einer Sendeleistung von ca. 10 mW ausgehen. Für den Uplink nutzen alle Orlan-M Raumanzüge die 130.167 MHz des Woßchod-M Phonie-Kommunikationssystems. Die ISS empfängt die Übertragung beider Raumanzüge und spiegelt alles inkl. der Kommunikation von ZUP-Moskau und von der verbleibenden ISS-Crew im inneren der Station auf der 130.167 MHz im Low-Power zurück.

Tranzit-A ist das Telemetrieübertragungssystem der Orlan-M Raumanzüge. Es werden darüber sowohl technische Messwerte des Raumanzuges als auch medizinische Messwerte wie z.B. ECG (ElectroCardioGram) des Raumfahrers übertragen. All diese Messwerte laufen in der BRTA (dt. Block Radio Telemetrie Apparatur) im Raumanzug zusammen und werden über den Tranzit-A Sender zur ISS übertragen. Das Telemetrieempfangssystem an Bord der ISS nennt sich Tranzit-B. Dafür gibt es zwei Antennen am hinteren Teil des Moduls Swesda an der ISS. Es sind insgesamt vier verschiede Frequenzen mit je einer Bandbreite von 66 kHz reserviert. Für die Übertragung wird eine Puls-Code-Modulation im Time-Multiplexed Switch verwendet. Tranzit-A nutzt das von Russland vorgesehene Frequenzband für Telemetrie von Raumflugkörpern zwischen 162.7-252 MHz.

SSCS / SSER (Space-to-Space Communication System / Space-to-Space EMU Radio) ist ein digitales Phonie-Kommunikationssystem basierend auf einer Phasen-Modulation. Es wurde für die Kommunikation bei der Annäherung und Kopplung zwischen dem Space Shuttle und der ISS verwendet. Zukünftig wird es auch einmal für die Kommunikation zum und von einem bemannten SpaceX Dragon (dt. Drache) Schiff eingesetzt werden. In der gleichen Konfiguration wird es u.a. auch von den amerikanischen EMU (Extravehicular Mobility Unit) Raumanzügen bei EVA's (Extra-Vehicular Activity) auf der ISS verwendet. Mit der eingesetzten Digitaltechnik ist es möglich, dass bis zu fünf simultane Benutzer darüber arbeiten können. Das System besitzt insgesamt zwei Frequenzen, welche als primär und sekundär deklariert sind und mit zwei unterschiedlichen Sendeleistungen arbeiten können. Genutzt wird ein Frequenzbereich zwischen 410-420 MHz, welcher einzelne Frequenzen mit der Übereinstimmung anderer darin ansässiger Funkdienste (nicht international vereinbart), für die Space-to-Space Kommunikation bemannter Raumfahrzeuge verwendet werden darf. Während der Annäherung bei einem großen Abstand zur ISS wird der High-Power mit 5 Watt verwendet. Im Nahbereich und für EVA's kann bis zu einer Entfernung von 80 Metern der Low-Power mit 0,25 Watt genutzt werden. Das Signal hat eine Bandbreite von ±700 kHz, bei einer Übertragungsrate von 695 kbps in FSK. Erstmals kam das System im Juli 2001 bei der Space Shuttle Mission STS-104 zum Einsatz und löste die davor genutzte analoge Kommunikation über das Woßchod-M VHF-1 Frequenzpaar ab. Die SSCS UHF-Antenne hatte man während einer EMU-EVA am 22.April 2001, von der Besatzung der Space Shuttle Mission STS-100, am Modul Destiny installieren lassen. Eine zweite SSCS UHF-Antenne wurde mit der Space Shuttle Mission STS-113 im November 2002 geliefert, welche bereits an der Gerüststruktur P1 vorinstalliert war.


TDRSS S-Band Antenne (links) und SSCS UHF Antenne (rechts) an der Gerüststruktur P1
© Spaceflight.nasa.gov

CUCU (COTS (Commercial Orbital Transportation Services) UHF Communications Unit) ist ein System für den Austausch von Daten zwischen der ISS und dem SpaceX Dragon (dt. Drache) Zubringerschiff. Es dient zur Steuerung und Kommandoübermittlung von der ISS, bzw. zur Übertragung vom Status der Telemetrie vom Dragon-Schiff zur ISS im Nahbereich. Das verwendete Übertragungssystem ist bi-direktional aufgebaut. Es kann sowohl von der ISS, als auch vom Dragon Schiff gleichzeitig gesendet und empfangen werden. Dieser Inter-Satelliten-Link wird genutzt, da das Dragon-Schiff keine ständige Verbindung über das TDRSS besitzt. Für die Annäherung und Kopplung an der ISS, wird das CUCU ca. 8 Stunden vorher aktiviert. Während des gesamten Zeitraums wo das Dragon-Schiff an der ISS gekoppelt ist, bleibt dass Halb-Duplex Kommunikationssystem aktiv. Erst ca. 4 Stunden nach der Abkopplung von der ISS wird es deaktiviert. Das CUCU nutzt für die Übertragung einen reservierten Abschnitt des UHF-Satellitenbandes zwischen 400.05-401 MHz für die Space-to-Space Kommunikation bemannter Raumfahrzeuge. Das Signal hat eine Bandbreite von 338 kHz mit zwei Signalspitzen auf ±77 kHz, bei einer Übertragungsrate von 153.6 kbps. Die Sendeleistung beträgt 2,5 Watt von Seiten der ISS und 1,45 Watt von dem Dragon Schiff. Mit dem Space Shuttle Flug STS-129 im November 2009, wurde das CUCU Equipment zur ISS transportiert. Als Antenne an der ISS nutzt man die vorhandene Antenne des SSCS.


CUCU auf 400.500 MHz an Dragon C2+ / ISS

Istochnik-M (dt. Quelle) ist ein Monitor-System auf der ISS für das MBITS Telemetriesystem der Sojus Schiffe in der Wiedereintrittsphase. Bei der Landung eines Sojus Schiffes liegt nur ein Zeitraum von der Abkopplung an der ISS bis zur Landung in Kasachstan von gerade mal 2 Umläufen bzw. ca. 3½ Stunden dazwischen. Dabei entfernt sich die Sojus nur so weit, dass sie sich trotzdem noch immer in Funksicht zu der ISS befindet. Die Sojus kann normal nur mit ZUP-Moskau kommunizieren, wenn sie sich in Funksicht zu einer russischen Bahnverfolgungsstationen befindet. Da dies nicht ständig der Fall ist und das Bremsmanöver für den Wiedereintritt bzw. die Trennung der Sektionen immer außerhalb der Funksicht liegt, übernimmt die ISS die Aufgabe als Vermittler zwischen ZUP-Moskau und dem Sojus Schiff. Im Februar 2009 wurde mit dem Versorgungsflug der Progress M-66 das Equipment für das Istochnik-M Monitor-System zur ISS transportiert und im Modul Swesda installiert. Als Antenne für das Istochnik-M nutzt man die am Modul Swesda angebrachten WA (Wide-Range Antenna) Amateurfunkantennen. Die ISS-Crew ist in der Lage die MBITS Telemetrie von dem kurz vor dem Wiedereintritt stehenden Sojus-Schiff in Echtzeit auszuwerten und zu beurteilen, ob z.B. die Trennung der Sektionen erfolgreich verlaufen ist. Zeitgleich ist es der ISS auch möglich, die Rasswet-M Phonie-Kommunikation von dem Sojus Schiff auf dem VHF-2 Frequenzpaar von und nach ZUP-Moskau über TDRSS weiterzuleiten.

BITS2-12 / BR-9ZU-8 (dt. Bord-Informations-Telemetrie-System) ist ein frequenzmoduliertes auf Puls-Code-Modulation basierendes primäres Telemetrieübertragungssystem vom russischen Teil der ISS. Hierüber werden sämtliche anfallende Messdaten aller Systeme auf der ISS gesendet, über die russischen Bahnverfolgungsstationen mit dem Boden-Empfangssystem "Romaschka" MA-9MK empfangen und zum ZUP-Moskau weitergeleitet. Es gibt eine unterschiedliche Namensgebung von ein und dem selben System. Beim Modul Swesda wird es als BITS2-12 und beim Modul Sarja als BR-9ZU-8 bezeichnet. Die Systeme BITS2-12 und BR-9ZU-8 gehören beide zu der Gruppe die man Alpha-TLM nennt. Auf der Oberfläche des Moduls Sarja befinden sich insgesamt vier und auf dem Modul Swesda zwei Kamm-Antennen für die Übertragung. Jedes der beiden Module besitzt zwei Sender die jeweils als primär und sekundär genutzt werden. Das Signal selbst hat eine Übertragungsgeschwindigkeit von 512 kbps bei einer Bandbreite von ±256 kHz, mit den typischen Signalspitzen auf ±128 kHz eines PCM-Signals. BITS2-12 / BR-9ZU-8 nutzen das von Russland vorgesehenen Frequenzband für die Telemetrie von Raumflugkörpern zwischen 625-650 MHz.


Kamm-Antennen am Modul Sarja  © Spaceflight.nasa.gov


BITS2-12 auf 628 und 630 MHz vom Modul Swesda der ISS

Regul-OS ist das russische System für Radiokontrolle und Kommunikation, gleichbedeutend mit dem amerikanischen S-Band-System. Es kann für eine 2-Wege Phonie-Kommunikation, den Austausch für digitale Kommando- und Programmdaten, sowie für die Übertragung von Telemetrie (BSR-TM) über die russischen Bahnverfolgungsstationen oder auch über geostationäre Satelliten vom Typ Luch (dt. Strahl) eingesetzt werden. Es arbeitet mit einer Übertragungsgeschwindigkeit im Uplink auf 770.500 MHz mit 32 kbps und im Downlink auf 924.600 MHz mit 256 kbps in FSK. Regul-OS nutzt wie auch Kwant-V das von Russland vorgesehene Frequenzband für die Kontrolle von Raumflugkörpern im Space-to-Earth zwischen 915-931 MHz.


Regul-OS Antennen am Modul Swesda  © NASA TV

TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System) ist ein geostationäres Satelliten-Netzwerk der NASA und der USAF, bestehend aus einer Flotte von Kommunikationssatelliten verteilt um den Erdball. Es dient als Datenrelais für Satelliten, Trägersysteme und bemannter Raumfahrzeuge auf niedrigen Umlaufbahnen. Als zu den Kunden zählt man u.a. das Hubble Space Telescope, die Zubringerschiffe ATV, Cygnus, Dragon, HTV, das Space Shuttle, die ISS, sowie die meisten Satelliten des geheimen USA Satelliten-Programms. Die erste Generation von TDRSS Satelliten wurde komplett, zwischen 1983-1995 mit Space Shuttle Flügen in die Umlaufbahn gebracht. Das TDRSS arbeitet auf den drei geostationären Satellitenpositionen 41°W; 62°W und 171°W. Die Übertragungen finden im S-Band auf 2.1 / 2.2 GHz und im Ku-Band auf 13 / 15 GHz statt.
Die ISS nutzt das TDRSS als primären Kommunikationsweg mit einer 2-Wege-Verbindung im S- und Ku-Band zum MCC (Mission-Control-Centrum) in Houston. Mit dem STS-92 Flug wurde die erste bewegliche S-Band Allrichtungs-Horn-Antenne zusammen mit der ersten Ku-Band Antenne zur ISS transportiert und provisorisch in der EMU-EVA am 15.Oktober 2000 am Z1 Gerüstsegment befestigt. Während des STS-97 Fluges setzte man die S-Band Allrichtungs-Horn-Antenne in der EMU-EVA am 05.Dezember 2000 an ihren vorübergehenden Standort an der Spitze des Mastes der P6 Gerüststruktur. Eine weitere S-Band Allrichtungs-Horn-Antenne kam mit dem Flug STS-112 zur ISS und wurde am 10.Oktober 2002 in einer EMU-EVA an der S1 Gerüststruktur installiert. Während des Fluges STS-118 ist die erste Antenne am 15.August 2007 von der P6 zur P1 Gerüststruktur versetzt und zeitgleich gegen eine neue Antenne ersetzt worden.

ISS S-Band Downlink

Frequenz in MHz

SGLS Nutzung Modulation Sendeleistung
2005.0 - Glisser-M Orlan Video FM Low-Power
2030.4375 - Glisser-M Orlan Video FM Low-Power
2205.0 - ATV
HTV
Cygnus
PM -
2205.5 - Dragon PM 20 Watt
2216.0 - Cygnus
Dragon
PM 2 Watt
20 Watt
2217.5 Ch.04 Space-to-TDRSS [sekundär] PM 20 Watt
2231.5 - Dragon PM 20 Watt
2250.0 - EMU Video FM Low-Power
2265.0 - Space-to-TDRSS PM -
2287.5 Ch.18 Space-to-TDRSS [primär] PM 20 Watt
Die Ku-Band Antenne wurde wie auch die S-Band Allrichtungs-Horn-Antenne mit dem STS-92 Flug im Oktober 2000 zur ISS transportiert und am Z1 Gerüstsegment befestigt. Es ist eine Parabolantenne mit einem Durchmesser von 1,88 m, welche die TDRS Satelliten selbständig lokalisieren kann und dessen Verlauf automatisch nachführt. Dies erlaubt eine 2-Wege-Hochgeschwinigkeits-Kommunikation mit einer Übertragungsrate von maximal 75 Mbit/s, womit gleichzeitig 6 Videostreams von der ISS übertragen werden können. Mit dem STS-132 Flug im Mai 2010 wurde eine zweite Ku-Band Antenne zur ISS gebracht die als Backup dienen soll.


STS-132 / Astronaut Garrett Reisman bei der Installation der Ku-Band Antenne
© Spaceflight.nasa.gov


letzte Änderung: 02.08.2015

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