Satellitenempfang der Volkssternwarte München

Autor: Maik Hermenau

Im November 2001 knüpfte ich Kontakt zu Tobias Lindemann von www.iss-tracking.de, welcher zum Team der "Satelliten-Tracker" von der Volkssternwarte München gehört. Nach einigen Mails kam er darauf, dass er alte Aufzeichnungen von Satellitensignalen der Volkssternwarte München hätte, die von den Mitgliedern der damaligen Zeit auf Tonband aufgezeichnet worden sind. Die insgesamt vier Magnettonbänder mit einer Gesamtlaufzeit von ca. 10 Stunden, hatte er mühevoll digitaliiert und inklusive damaliger Notizen und Fotos mir überlassen. Somit war es mir möglich diese Internetseite zu erstellen und die bemerkenswerte Arbeit der Volkssternwarte München zu würdigen.

Die Bayerische Volkssternwarte München wurde im Mai 1947 gegründet. Als Standort wählte man die 300 m² große Plattform des Hochbunkers auf der Rosenheimer Straße. Zu dieser Zeit war es mit 35 Meter das höchste Gebäude der Stadt. Ideal um über den Lichtern der Stadt den Himmel zu beobachten. Im Internationalen Geophysikalischen Jahr zwischen dem 1.Juli 1957 bis zum 31.Dezember 1958, hatte sich die Volkssternwarte München vorgenommen, sich auch an der zukünftigen Satellitenbeobachtung mit zu beteiligen. Die Satellitenbeobachtung sollten aber nicht wie herkömmlich visuell geschehen, sondern funktechnisch, um einen höheren Ertrag zu erzielen. Bis 1961 gab es weltweit 64 Sternwarten welche Satellitenbeobachtungen durchführten.
Am 7.Oktober 1957, nur 3 Tage nach dem Start von Sputnik-1, errichtete man die erste Empfangsstation mit der Bezeichnung "Station München I" in einer der Beobachtungshütten auf der flachen Dachebene. Dazu bekam man leihweise einen Kurzwellen-Empfänger von Siemens. Noch am Abend des gleichen Tages gelang der Empfang erster Funksignale des Sputnik-1 auf 20.005 MHz. Laut dem Beobachtungsbuch hatten sich an dem Abend acht Mitglieder und zehn Gäste in der Volkssternwarte versammelt. Als treibende Kraft hinter den Satellitenbeobachtungen stand der Chemigraph Hans Oberndorfer, der dann später zwischen 1965-1990 der langjährige Leiter der Bayerischen Volkssternwarte München wurde und der Ingenieur Ernst Klee, der die Empfangsstation leitete und bediente. Ernst Klee besaß in seiner Privatwohnung auf der Sommerstraße 9, wohl auch noch eine eigene Empfangsstation, die man als "Station München II" bezeichnete. Im Jahr 1958 bekam die Volkssternwarte München erweiterte Räumlichkeiten an der Anzinger Straße hinzu, wohin man dann die "Station München I" verlegte. In den darauf folgenden Jahren empfing man Signale von etlichen Satelliten und mit der errichteten 3-Meter-Parabolantenne auch mehrere Marssonden. Dadurch verschafften sich die Mitarbeiter der Volkssternwarte München internationale Beachtung.

Auf dem Foto oben sieht man die "Station München I" in der Beobachtungshütte im Jahr 1958. Zu dem Zeitpunkt besaß man die folgende Ausstattung.:

  • Oszillograph
  • E305 KW-Empfänger von Siemens [Frequenzbereich: 1.5-30 MHz, Modulationsarten: AM mit 6 kHz und CW (SSB) mit 1,6 kHz Bandbreite]
  • Registrierstreifenschreiber
  • UKW-Meßsender und Frequenzmesser FD1 (Frequenz-Dekade) von Schomandl KG München mit angeschlossenen Dämpfungsregler ZD1 von Schomandl KG München
  • ESM 180 VHF-Empfänger von Rohde & Schwarz [Frequenzbereich: 30-180 MHz, Modulationsarten: AM (CW) und FM in den wählbaren Bandbreiten von 40 und 200 kHz]


Die Volkssternwarte München damals (ca. 1970) und heute. © maps.google.de

Bayerische Volkssternwarte München


Empfang des ersten Satelliten Sputnik-1 / PS-1

Die Planung des ersten von Menschenhand gebauten Raumflugkörpers begann bereits im November 1956 im Konstruktionsbüro für Raketen und Raumfahrtausrüstung OKB-1. Der Satellit wurde als sehr einfacher Apparat entworfen und erhielt daher den Namen PS-1 (Prostreishij Sputnik, dt. Einfacher Satellit). Am Freitag den 4.Oktober 1957 wurde Sputnik-1 um 20:28:34 Uhr MEZ mit einer modifizierten Interkontinentalrakete (ICBM) vom Typ R-7 (NATO-Code SS-6 Sapwood) vom Kosmodrom in Baikonur aus gestartet. Unter einem Schutzkegel an der Spitze der Rakete, wurde Sputnik-1 nach Brennschluß und 295 Sekunden Flug, bis auf eine Höhe von 288 km Perigäum und 947 km Apogäum getragen. Nach 315 Sekunden wurden die Schutzkegelhälften und der Satellit von der Raketenstufe getrennt, die ebenso wie Sputnik-1 die elliptische Umlaufbahn erreichten. Da sich alle vier Objekte relativ nahe beisammen in ähnlichen Bahnen bewegten, verwechselten viele Beobachter bei einer visuellen Sichtung, die wesentlich hellere Raketenstufe mit dem eigentlichen Sputnik. Die Beobachtung der Umlaufbahn von Sputnik-1 lieferte wichtige Informationen über die Dichte der Erdatmosphäre im Bereich seines erdnächsten Punktes. Die Auswertung seiner Funksignale erbrachten neue Erkenntnisse über die Ionosphäre und über die praktischen Erfordernisse für die Funkverbindung mit Raumflugkörpern. Die Meßwerte über die Temperatur und des Druckes innerhalb des Satelliten dienten der Überprüfung des selbstregulierenden Wärmezikulationssystems unter kosmischen Bedingungen und schufen damit die Voraussetzung für die biologischen Untersuchungen, die einen Monat später mit Sputnik-2 begannen.

Sputnik-1 hatte eine kugelförmige, hermetische, aus zwei Halbschalen bestehende Gerätezelle von 58 cm Durchmesser, die aus einer polierten 2 mm starken Aluminiumlegierung bestand. Im inneren der vakuumdichten Gerätezelle befand sich eine Stickstoffgasfüllung von ca. 1 at Druck. Das Gesamtgewicht des Sputniks lag bei einer Masse von 83,6 kg. An der Oberfläche des Sputniks waren vier Stabantennen angebracht, wo jeweils zwei eine Länge von 2,4 m und 2,9 m hatten. Die Ausrüstung des Satelliten bestand im wesentlichen aus einem Lüfter zur Thermoregulierung und einer Sendeanlage mit zwei Sender vom Typ D-200 für die Frequenzen 20.005 MHz (15-m-Band) und 40.002 MHz (7,5-m-Band) mit je 1 Watt Sendeleistung. Die Sendeanlage welche die Funksignale abstrahlte, übertrug die Meßwerte der Meßfühler. Die Meßwerte wurden mit radiokodierten Impulsen übertragen. Dabei entsprach die Impulslänge des Signals, der Innentemperatur von verschiedenen Stellen der Gehäusewand und die Länge der Pausen zwischen den Impulsen, der Gasdichte der Stickstoffüllung. Der Schlüssel für die Demodulation des Signals, wurde leider auch nach 60 Jahren nie veröffentlicht. Da die Meßwerte ständig variierten, gab es immer geringfügige Veränderungen in den Impulsen. Im Durchschnitt hatten die Impulse eine Länge von ca. 0,3 Sekunden auf beiden Sendern. Dabei arbeitete ein Sender nur dann, wenn der andere pausierte. Ab dem 7.Oktober 1957 wurden zeitweise Unregelmäßigkeiten in den Impulsen festgestellt. Am 8.Oktober 1957 nach nur 4 Tagen nach dem Start, fiel dann der Sender auf der Frequenzen 20.005 MHz aus. Der zweite Sender auf der Frequenz 40.002 MHz, funktionierte danach noch bis die drei Schwefel-Zink-Batterien am 27.Oktober 1957 erschöpft waren. Sputnik-1 hatte eine Lebensdauer von insgesamt 92 Tagen, bis er am 4.Januar 1958 in dichteren Atmosphärenschichten verglühte. Dabei legte er auf seinen Flug eine Strecke von ca. 60 Millionen km zurück und umrundete 1.440 mal die Erde.


Aus dem sowjetischen Dokumentarfilm "Die Sowjets im Weltraum" von 1969.

Satellit Objekt Nr. Frequenzen Start Funktionsende Verglüht Nation
Sputnik-1 00002 20.005
40.002
04.Oktober 1957 27.Oktober 1957 04.Januar 1958 Sowjetunion
Gespräch zwischen Hans Oberndorfer und Ernst Klee über Sputnik-1 am 14.10.1957


Berliner Zeitung vom 07.10.1957

Sputnik-1 am 06.10.1957 auf 20.005MHz

Die einzige Information die es zu der Aufzeichnung gibt, ist ein handschriftlich beschriebenes Etikett. Das Spunik-1 Signal soll danach am 6.10.1957 aufgenommen worden sein. Wie man es im Beobachtungsbuch der Volkssternwarte München nachlesen kann und es auch im Gespräch zwischen Hans Oberndorfer und Ernst Klee zu hören ist, hatte die Volkssternwarte München aber erst ab dem 7.10.1957 einen KW-Empfänger bekommen. Erst danach war ihnen offizell der erste Empfang von Sputnik-1 gelungen. Somit kann die Aufzeichnung des Signals am 6.10.1957, nur an der "Station München II" auf der Sommerstraße 9 gemacht worden sein, wo Ernst Klee noch eine eigene Empfangsstation betrieben hat. Nach dem erfolgreichen Empfang der Sputnik-1 Signale am 5.10.1957 vom Funkkontrollmeßdienst der Deutschen Bundespost auf der Ludwigshöhe bei Darmstadt ab 04:30MEZ, Peter Lengrüsser von der Universität Bonn ab 06:22MEZ und Heinz Kaminski von der Volkssternwarte Bochum, war wohl Ernst Klee die vierte Person/Einrichtung in Deutschland, der es ebenfalls gelungen war. Unklar ist auf dem Etikett aber die Angabe 20" Durchgang. Am 6.10.1957 lagen die Überflüge des Sputnik-1 zwischen 01:23MEZ bis 08:10MEZ und ab 22:08MEZ als Anfangszeit für den nächsten Flugtag. Aber durch zum Teil abnormale Ausbreitungsbedingungen auf 20 MHz, konnte ein Empfang trotzdem möglich gewesen sein, auch wenn sich der Satellit unterhalb vom Horizont befand und es somit keinen Überflug gab.


Spektrogramm der Audiodatei mit dem Sputnik-1 Signal am 06.10.1957 auf 20.005MHz

Das Signal auf der Aufzeichnung scheint mit einer CW/SSB Modulation empfangen worden zu sein. Am Anfang kann man sehn, wie die Frequenz korrigiert worden ist und sich die Tönhöhe dabei verändert hat. Während des Durchgangs ist der Doppler gut sichtbar. Das Signal wanderte um ca. 250 Hz abwärts.


Spektrogramm der Audiodatei mit dem Sputnik-1 Signal am 06.10.1957 auf 20.005MHz

In der Sputnik-1 Aufzeichnung vom 6.10.1957 auf 20.005 MHz, haben die Impulssignale eine Länge von ca. 260 ms. Die Pausen dazwischen sind mit ca. 190 ms geringfühig kürzer als das Signal selbst. Ob die Messung der Längen auch korrekt sind und dem Original entspechen, kann man mit Bestimmtheit leider nicht sagen, da die Tonbandgeräte von damals auch gewöhnlich Gleichlaufprobleme haben.


Die versammelte Mannschaft sitzt am 10.03.1958 gespannt vor den Empfängern.

Feldstärkemessung des Sputnik-1 Signals auf 40.002MHz am 14.10.1957 von 22:02-22:10MEZ

Während man das Sputnik-1 Signal als pfeifenden Träger hören kann, wurde zusätzlich auch die Uhrzeit und die gemessene Signalstärke in Mikrovolt [µV] alle 5 Sekunden mit aufgesprochen. Dabei entspricht beispielsweise eine Signalstärke von 3 µV eine S5 und 50 µV eine S9. Mit allen in der Aufnahme angesagten Werten, konnte ich ein Diagramm erstellen. Wie man darauf sehen kann, war die höchste Signalstärke in dem Durchgang am 14.10.1957 zwischen 22:05:05-22:06:10MEZ. Dabei war der höchste angesagte Wert 35 µV. In dem gleichen Durchgang am 14.10.1957 konnte auch die Technische Hochschule München zwischen 22:08-22:15MEZ und die Volkssternwarte Bochum zwischen 22:09-22:17MEZ Signale von Sputnik-1 empfangen.


Spektrogramm aus der Audiodatei mit dem Sputnik-1 Signal am 14.10.1957 zwischen 22:04-22:07MEZ auf 40.002MHz

In dem Spektrogramm von der Aufzeichnung, ist sehr gut die Dopplerkurve des Signals erkennbar. Über eine Dauer von ca. 200 Sekunden, wanderte das Signal um ca. 700 Hz abwärts. Zum dem Zeitpunkt der Aufnahme sendete Sputnik-1 nur noch einen Dauerton auf der Frequenz 40.002 MHz aus. Das Signal wurde mit dem ESM 180 VHF-Empfänger von Rohde & Schwarz empfangen, welchen die Volkssternwarte München 4 Tage zuvor erhalten hatte. Dieser ist zwar ein reiner AM/FM Empfänger, aber durch das schalten von 2 Überlagerer, war auch der CW Empfang möglich.



Streifenausdruck mit dem Signal eines Explorer Satelliten.


Errechnete Bahnkurve des Explorer-4 Satelliten am 28.07.1958.



Die Satelliten-Empfangsstation zu einem späteren Zeitpunkt in den Räumlichkeiten auf der Anzinger Straße.


Links, eine schwenkbare VHF-Richtantenne für den Empfang der Explorer Satelliten auf 108 MHz.
Rechts, eine schwenkbare Cassegrain-Parabolantenne mit einem 3 Meter Durchmesser für den Empfang von Mikrowellenbändern.


Empfang des TIROS-4

TIROS-4 (Television and InfraRed Observation Satellite, dt. Fernseh und Infrarot Beobachtungssatellit) gehörte zum ersten Satellitenprogramm für die Wettervorhersage. Die Satelliten hatten die Form eines 18-seitigen Prismas mit einem Durchmesser von 1,07 m und einer Höhe von 0,56 m. Sie waren jeweils mit einer Weitwinkel- und einer Tele-Objektiv Fernsehkamera ausgestattet. Es konnten Bilder im sichtbaren und infrarot Bereich von max. 500 Bildzeilen aufgenommen werden. Wenn sich der Satellit nicht im Empfangsbereich einer Kontrollstation befand, konnten man bis zu 64 Bilder auf ein Magnetband zwischenspeichern. In Funksicht zu einer Kontrollstation wurden die Bilder dann mit einem Steuersignal zum Satelliten, über zwei Sender auf 235.0 und 237.8 MHz zum Boden geleitet. Der TIROS-4 war der erste Satellit der Serie, der für der Telemetrie und Tracking Beacon, zwei Frequenzen im damals noch jungen Satellitenband auf 136 MHz nutze. Seine drei Vorgänger hatten noch das Satellitenband auf 108 MHz verwendet. Am 8.Februar 1962 wurde TIROS-4 mit einer Delta Rakete in eine sehr stabile 817 x 972 km hohe Umlaufbahn befördert. Nachdem wichtige Systeme nacheinander ausfielen, wurde TIROS-4 nach nur 125 Arbeitstagen und 23370 geschossenen Bilder am 30.Juni 1962 desaktiviert.


TIROS-1 © NASA.gov

Satellit Objekt Nr. Frequenz Start Funktionsende Verglüht Nation
TIROS-4 00226 136.230 08.Februar 1962 30.Juni 1962 - USA

TIROS-4 am 12.Juni 1962 ab 17:09MEZ im 1782.Umlauf auf 136.230MHz

Der TIROS-4 sendete auf 136.230 MHz eine Tracking Beacon mit einer Sendeleistung von 50 mW aus. Zu hören ist die Tracking Beacon des Satelliten als pfeifender Träger. Das Signal schwindet öfters und die Frequenz wird mehrmals korrigiert. Zusätzlich wird eine Zeitmarkierung auf der Aufzeichnung eingeblendet, welche die Sekundenimpulse als Kurzton und die vollen Minuten als Langton markiert.


Empfang des Ariel-1 / UK-1

Ariel-1 (nach dem Luftgeist der Kabbala) wurde von britischen Wissenschaftlern entwickelt (daher auch die zweite Bezeichnung "UK" für United Kingdom) und mit Unterstützung der NASA in die Umlaufbahn gebracht. Die zylindrische Satellitenform mit einem Durchmesser von 58 cm und einer Höhe von 27 cm, wurde oben und unten durch zwei flache Kugelschalen von jeweils 13,5 cm Höhe abgeschlossen. Auf der oberen Kugelschale befand sich ein Aufsatz der verschiedene Meßgeräte umschloß. Außerdem waren vier Stabantennen auf dieser Kugelschale angebracht. Am Ansatz der unteren Kugelschale waren vier paddelartige Solarzellenausleger und vier weitere stabförmige Ausleger von je 1,20 m Länge befestigt. Zwei der zuletzt genannten Ausleger trugen an ihren Enden Meßinstrumente bzw. stellten Antennen dar. In dem zylindrischen Teil der Gerätezelle befand sich die elektronischen Anlagen der Meßgeräteausrüstung, die Funkanlagen und die Speicherbatterien. Der am 26.April 1962 in Kap Canaveral mit einer Delta DM-19 Rakete gestartete Ariel-1, diente hauptsächlich der Untersuchung der Ionosphäre, sowie verschiedener solarer und kosmischer Stahlungen und ihren Einflusses auf die Ionosphäre. Ariel-1 hatte eine Masse von 59,7 kg und erreichte eine Umlaufbahn zwischen 390 km Perigäum und 1215 km Apogäum Höhe. Die Bahnneigung (Inklination) betrug 53,86°.
Die Übertragung der Meßwertdaten erfolgte nach dem PFM-PM (Puls-Frequenz-Modulation - Phasen-Moduliert) Prinzip auf der Frequenz 136.408 MHz. Der Bordempfänger der auf einer 148-MHz-Frequenz arbeitete, verwendete das gleiche Antennensystem wie der Sender.
Ariel-1 erlitt durch den amerikanischen Atomtest "Starfish" am 9.Juli 1962 ernsthafte Schäden an seinen Solarzellen und fiel darauf am 13.Juli 1962 aus. Dies ist der gleiche Atomtest gewesen, welcher Kosmos-5 zu der selben Zeit untersucht hatte. Erst knapp 14 Jahre später verglühte Ariel-1 am 24.Mai 1976 in der Erdatmosphäre.


Ariel-1

Satellit Objekt Nr. Frequenz Start Funktionsende Verglüht Nation
Ariel-1 / UK-1 00285 136.408 26.April 1962 13.Juli 1962 24.Mai 1976 UK
Ariel-1 am 12.06.1962 von 18:32-18:48MEZ 671.Umlauf auf 136.408MHz

Ariel-1 bis 03:12MEZ auf 136.408MHz

Der Ariel-1 sendete auf 136.408 MHz ein Datensignal in PFM-PM mit einer Sendeleistung von 250 mW aus. Das Datensignal hörte sich dabei wie eine Art plätschern an.


Empfang des Kosmos-5 / Sputnik-15

Kosmos-5 ist ein russischer Forschungssatellit, der am 28.Mai 1962 mit einer Kosmos-63S1 Trägerrakete von dem damals geheim gehaltenen Kosmodrom in Kapustin Jar gestartet wurde. Seine Umlaufbahn hatte eine Höhe von nur 203 km im Perigäum und 1600 km im Apogäum. Bei einer Bahnneigung (Inklination) von 49,0°, brauchte er 102,75 min für eine Erdumrundung. Kosmos-5 untersuchte die Strahlung, die durch den amerikanischen Atomtest "Starfish" am 9.Juli 1962 in großer Höhe über dem Pazifik entstanden war. Er wies nach, dass als Folge dieser Explosion die Stahlungsintensität in verschiedenen Höhen stark zunahm und sich ein künstlicher Strahlungsgürtel herausbildete. Ursprünglich war Kosmos-5 wie sein Vorgänger Kosmos-3 (beide vom Typ 2MS) zur Messung der solaren Strahlung und deren Veränderung, sowie des natürlichen Strahlungsgürtels der Erde vorgesehen. Seine gewonnenen Meßdaten speicherte er in einem Datenspeicher und sendete diese mit einem Mehrfach-Meßkanal-Telemetrie-System zur Erde. Der Downlink des Senders arbeitete damals in einem für sowjetische Satelliten oft verwendeten Frequenzbereich im Kurzwellenband. Die Frequenz 20.005 MHz wurde dabei auch schon von Sputnik-1 verwendet. Nach einer Lebensdauer von weniger als Jahr, ist Kosmos-5 am 2.Mai 1963 in der Erdatmosphäre verglüht.


Kosmos-5

Satellit Objekt Nr. Frequenz Start Funktionsende Verglüht Nation
Kosmos-5 / Sputnik-15 00297 20.005 28.Mai 1962 ? 02.Mai 1963 Sowjetunion

Kosmos-5 am 23.06.1962 von 19:43-20:18MEZ 375.Umlauf auf 20.005MHz

Kosmos-5 am 23.06.1962 ab 21:43MEZ auf 20.005MHz


Spektrogramm der Audiodatei mit dem Kosmos-5 Signal am 23.06.1962 auf 20.005MHz

Auf insgesamt drei aufgezeichneten Überflügen des Kosmos-5, welche ich auf den Tonbändern gefunden habe, ist immer nur ein Impulssignal mit der gleichen Länge und Abstand empfangen wurden. Die Impulse haben dabei eine Länge von ca. 760 ms. Die Pausen dazwischen sind mit ca. 160 ms relativ kurz. Die Impulse sind radiokodierte Strahlungsdaten, welche in einer ähnlichen Art übertragen worden sind, wie man es schon beim Sputnik-1 getan hatte.


letzte Änderung: 27.09.2017

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