Als ich mich noch nicht allzu sehr mit dem Satellitenempfang beschäftigt habe,
viel mir in der Zeitschrift "Radio-Scanner" der Ausgabe 4/96 ein Artikel auf, in
dem es um die "Einführung in den Satelliten-Empfang mit Scannern" ging. Anbei
gab es auch eine kleine Frequenztabelle wo die aktiven Frequenzen von ein paar
Wettersatelliten, Navigationssatelliten, der Raumstation MIR und auch vom Transit 5B-5
aufgelistet waren. Von der Modulation her war der Transit 5B-5 in der Tabelle mit NFM
(schmales FM) ausgeschrieben worden. Nun da ich 1996 noch keinen Computer hatte um mir die
Überflüge über meinen Standort mit einem Bahngerechnungsprogramm berechnen zu können,
habe ich mir die Frequenz 136.650 MHz in meinen Funkscanner gespeichert und
gelegentlich hin und wieder über die Frequenz gedreht und reingehört. Über die
Jahre hörte ich
den Transit 5B-5 laut meinen
Logbuch
ein paar Male wie er einen unmodulierten Träger aussendete.
Am Anfang des Jahres 2002 hatte ich wieder einmal Lust auf die Frequenz vom Transit 5B-5
reinzuhören, ob er noch aktiv ist oder nicht. Da ich mich nun über die Jahre mit dem
Thema Satellitenempfang weiter entwickelt hatte, habe ich auch von manchen
anderen Satelliten gelernt, dass so einige das sogenannte Multiplexverfahren zum
aussenden ihrer Übertragungen anwenden. Eine Multiplex-Aussendung besteht aus einen
frequenzmodulierten Sender, auf dessen Trägerwelle man mehrere schmalbandige
Telemetriekanäle (Seitenbänder) aufmoduliert werden können.
Nun der Überflug kam wie versprochen vom Transit 5B-5 und ich schaltete von NFM auf SSB
um und drehte wenige Kilohertz von der eigentlichen Sendefrequenz 136.650 MHz in 1-kHz-Schritten weg. Ich traute meinen Ohren nicht als ich auf
5,4 und 10 kHz von der
Sendefrequenz leise aber recht muntere Telemetriesignale hörte. Nun ich dachte
es kann ja wohl nicht sein, dass über die vielen Jahre keiner auf die Idee
gekommen war, mal nach Multiplex-Aussendungen zu suchen, da der Transit 5B-5 eigentlich in vielen
Internetseiten und Fachzeitschriften kein unbekannter Satellit war.
Da ich jetzt Blut geleckt hatte mußte ich mehr über diesen Satelliten
wissen. Im Internet und in so einigen Büchern die zum Teil älter als ich sind, gibt es
manche wissenswerte Information über die Transit-Satelliten.
Transit-Satellit
Die Aufgaben des
Transit-Satellitennavigationssystems
Um die Umlaufbahn eines künstlichen Satelliten zu bestimmen, bedient man sich des
Doppler-Effektes. Die Sendefrequenz des Satelliten wird abhängig von seiner
Geschwindigkeit zur Bodenstation verschoben empfangen. Messungen dieser
Frequenzverschiebung durch mehrere Stationen erlauben die Bahnbestimmung des Satelliten.
Bald entstand die Idee, dass Verfahren umzukehren und bei bekannter Satellitenbahn die
Empfängerposition durch Dopplermessungen zu ermitteln. Aus geometrischen Gründen können
so allerdings nur zwei Koordinaten des Empfängers bestimmt werden, die dritte Koordinate
(in der Regel die Höhe) muß dazu bekannt sein.
Durch die Entwicklung U-Boot-gestützter Nuklearraketen (POLARIS), war für deren
Einsatzbereitschaft ein globales Navigationssystem nötig, dass mit ausreichender
Genauigkeit nur durch Satelliten realisiert werden konnte. Ein entsprechendes
Konzept war bereits vorhanden und so begann die Navy 1958 mit der Entwicklung des
Transit-Satellitennavigationssystems, dass 1964 der POLARIS-Flotte zur Verfügung stand.
Das Transit-Satellitennavigationssystem was auf der Grundlage des Doppler-Effekts die
Position mit einer Genauigkeit von ca. 500 Metern bestimmen konnte, bestand aus
insgesamt von 1964 bis 1988 aus 27 Satelliten, bei einer bestehende Konstellation
von immer fünf bis sechs aktiven Satelliten. Jeder Satellit befand sich in einer
kreisförmigen polaren Umlaufbahn auf ca. 1.000 km Flughöhe, die während ihrer 105-minütigen Umläufe
etwa 18 Minuten lang von einem Standort aus beobachtet werden konnten. Während eines
solchen Durchgangs wurde die Frequenzverschiebung gemessen und unter Verwendung vom
Satelliten gesendeter Bahndaten die Position des Empfängers bestimmt. Da die Höhe auf
See bekannt ist, stellte die Beschränkung des Verfahrens auf zwei Koordinaten kein
Problem dar.
Das Transit-Satellitennavigationssystem lieferte als erstes funktionsfähiges
Satellitensystem einen ununterbrochen Navigationsservice seit 1964, mit dem
kontinuierlichen senden von Funksignalen auf zwei Frequenzen zur Erde. Die
149.988 MHz wurde für die Übertragung der Navigationsdaten mit einer
Sendeleistung von 0,75 / 1 Watt genutzt. Zusätzlich sendete jeder
Satelliten auf 399.968 MHz eine Tracking Beacon mit 1,25 / 2 Watt aus. Ab etwa 1973
war das Transit-Satellitennavigationssystem auch für zivile Anwender verfügbar,
wovon die Schiffsnavigation regen Gebrauch machte, was dann aber schließlich
durch die globale Navigationsanlage "Navstar" und dem GPS System abgelöst worden
ist.
Der Gebrauch des Transit-Satellitennavigationssystems nach mehr als 32 Jahren
für den Navigationsservice der Marine, wurde Ende 1996 eingestellt. Seit dem
1.Januar 1997 wurden die sechs Oscar-Satelliten der End-Konstellation nur noch
für das NIMS (Navy Ionospheric Monitoring System)
genutzt
Übersicht der genutzten Satelliten für das
Transit-Satellitennavigationssystem
Transit
Nr.
Startjahr
Objekt Nr.
Satellit
Bemerkung
O-1
1964
897
Transit 5B-4
O-2
1964
965
Transit 5B-5
TLM auf
136.650MHz aktiv
O-4
1965
1420
Transit 5B-6
O-5
1965
1514
Transit 5B-7
O-6
1965
1864
Transit 10
O-7
1966
1952
Transit 11
O-8
1966
2119
Transit 12
O-9
1966
2176
Transit 13
O-10
1966
2401
Transit 14
O-11
1977
10457
Transat
O-12
1967
2754
Transit 15
O-13
1967
2807
Transit 16
O-14
1967
2965
Transit 17
O-16
1983
14154
HiLat
wurde
nicht für die Navigation genutzt
O-17
1986
17070
Polar BEAR
wurde
nicht für die Navigation genutzt
O-18
1968
3133
Transit 18
O-19
1970
4507
Transit 19
O-20
1973
6909
Transit 20
O-23
1988
19070
Oscar 23
O-24
1985
15936
Oscar 24
O-25
1988
19419
Oscar 25
O-27
1987
18361
Oscar 27
O-29
1987
18362
Oscar 29
O-30
1985
15935
Oscar 30
O-31
1988
19420
Oscar 31
O-32
1988
19071
Oscar 32
FFT-Analysen und Mitschnitte von Transit 5B-5
Der Transit 5B-5 sendet im sogenannten FM-SSB-Multiplexverfahren. Dabei ist auf 136.650
MHz die Mitte der frequenzmodulierten Trägerwelle, in welche sich aufmodulierte
Seitenbänder auf ±5,4 und ±10 kHz mit Telemetriesignalen befinden. Wenn man sich die frequenzmodulierte
Trägerwelle auf 136.650 MHz in SSB anhört, wird man immer die Trägerfrequenz als
ständigen Pfeifton hören können. Diese Trägerfrequenz verkörpert ein
Bahnverfolgungssignal, womit man eine Bahnbestimmung mittels einer genauen Messung der
Dopplerverschiebung vornehmen kann. Das Seitenband auf ±5,4 kHz sendet mit einem
analogen Kodierungsverfahren in PAM (Pulse Amplitude Modulation).
Das Signal-Muster wiederholt sich da aller 12,5 Sekunden. Im
Seitenband auf ±10 kHz wird das Signal digitale in PCM (Pulse Code
Modulation) übertragen. Michael D.Kenny hat eine Reihe interessanter
Informationen zusammen getragen, welche er in Form einer
PDF-Datei über den Transit 5B-5 veröffentlichte.
Nach eingehender Beobachtung des Satelliten mußte ich feststellen, dass die
Trägerfrequenz ein sogenanntes "jaulen" bei einigen Überflügen
erzeugte. Zur gleichen Zeit hatten dann auch die Seitenbänder dieses
jaulen, oder waren gleich ganz deaktiviert. Ich nehme an das dieses
jaulen ein sicheres Zeichen ist, dass zu diesem Zeitpunkt nicht
genügend Energie für das normale arbeiten des Satelliten zur
Verfügung steht und so die meisten Funktionen des Satelliten
zusammen gebrochen sind. Kurios ist, dass dieser Zustand auch im Sonnenlicht
stattfinden, wo es ja eigentlich keine Probleme geben sollte. Ich
könnte mir vorstellen, dass der Transit 5B-5 keine richtige
Lagekontrolle mehr besitzt und sich so möglicherweise um alle seine
drei Achsen drehen könnte. In diesem Fall würde immer nur für wenige Augenblicke Sonnenlicht auf die
starren Solarflächen gelangen, so dass die gewonnene Energie vielmals nicht ausreicht um
die Funktionen aufrecht zu halten. Bei Nachtüberflügen des Transit 5B-5 kann man
sehr gut beobachten, dass der Sender des Satelliten beim Eintritt in den Erdschatten
innerhalb von nur vier Sekunden verstummt.
Transit 5B-5 auf 136.650MHz
Transit 5B-5 auf 136.650MHz Telemetrie
Multiplex-Aussendung auf ±5,4kHz
Transit 5B-5 auf 136.650MHz Telemetrie
Multiplex-Aussendung auf ±10kHz
Transit 5B-5 auf 136.650MHz "jaulenden" Trägerfrequenz
Transit 5B-5 auf 136.650MHz Telemetrie
Multiplex-Aussendung auf ±10kHz
Eintritt in den Erdschatten wo der Sender abstürzt und das Signal verstummt.
Zusammenfassende Erläuterung zum Transit
5B-5
Die Sender für die Navigation vielen beim Transit 5B-5 bereits schon 19 Tage
nach dem Start am 31.Dezember 1964 aus. Somit deutet alles auf eine technische
Fehlfunktionen hin. Der Satellit reagierte scheinbar danach auf keine Kommandos
von den Kontrollstationen mehr und somit ließ sich wohl der Telemetrie-Sender
auch nicht deaktivieren. Seither sendet er nun pausenlos seinen
Gesundheitszustand in Forum einer Fernmess-Übertragung zum Boden. Die
Sendeleistung des Senders auf 136.650 MHz schätze ich auf ca. 3 Watt. Seine Batterien sind nach so vielen Jahren natürlich
ohne Funktion, da diese Anfang der 60er Jahre noch nicht die Qualität hatten um
über 40 Jahre die unermüdlichen Lade- und Entladezyklen zu überstehen. Somit
gibt es jetzt nur noch die Möglichkeit seine Energie von den Solarzellen direkt
zu beziehen, auch wenn diese sicherlich durch die ständige UV-Bestrahlung und den
Partikelbeschuß erblindet sind und nicht mehr die volle Leistung bringen. Da
beim Eintritt in den Erdschatten all seine Systeme regelmäßig abstürzen, ist es ist doch sehr
verwunderlich dass er sich nach so vielen Jahren in Betrieb immer wieder von den
Abstürzen erholt hat.
Laut einigen Quellen hatten einige Satelliten der Transit
5B Serie eine durch Kernenergie erzeugte Stromversorgung. In einigen Listen
benennt man ihm auch als Transit 5B-N5,
wobei das "N" im Namen vielleicht auch für Nuklear stehen könnte, ob
wohl die Satelliten vier Solarflächen besitzen.
Ein anderer Satellit Transit 5E-5 (SN-43) der zusammen mit dem Transit 5B-5
gestartet worden ist, wurde
erst gar nicht für die Navigation genutzt, sondern nur als Experimentalsatellit
verwendet. Dieser trug auch
noch weitere Bezeichnungen wie Radiation und Radose die wahrscheinlich für
die Benennung der Experimente an Bord waren. Die beiden Buchstaben "SN" der in
Klammern stehenden Bezeichnung SN-43 könnte die Kurzbezeichnung für SNAP sein, was
wiederum für "Systems for Nuclear Auxiliary Power" steht. Laut dem Lexikon ist
SNAP ein Hilfsstromaggregat was auf Kernenergiebasis für die Bordenergieversorgung in
Raumflugkörpern diente.
Es ist sehr schwierig speziell für die Transit 5B Serie Informationen zu bekommen, da
alle Transit-Satelliten ab der 5.Serie als militärisch eingestuft worden sind. Der
Transit 5B-5 taucht z.B. Abseits der anderen Transit-Satelliten über die einiges
beschrieben steht, im Buch: "Raumschiffe, Raumsonden, Erdsatelliten - Typenbuch
der Raumflugkörper" von 1970, als anonymer militärischer Satellit auf. Wie es
ausschaut könnte es darauf hindeuten, dass er auch noch einen anderen
militärischen Zweck als nur zur Navigation hatte und vielleicht man bei ihm noch
so einiges verschwiegen werden sollte.
Sehr verwirrend ist, dass es mehrere unterschiedliche Bezeichnungen für ein und
den selben Transit-Satelliten gibt. Am Beispiel vom Transit 5B-5 wird dieser
auch noch bezeichnet als OPS 6582 "Orbit Positioning Satellites" welche eine
klassifizierte militärische Navy Bezeichnung ist. Auch gibt es ihn mit dem Namen Transit O-2 als dazugehöriger Satellit des Transit-Satellitennavigationssystems und NNSS 30020
was die Abkürzung für "Navy Navigational Satellite System" bedeutet.
Da die Transit-Satelliten in sehr stabilen Umlaufbahn gekommen sind, rechnet man mit etwa
700 Jahre wo sie in der Umlaufbahn verbleiben, bis sie einer späteren
Generationen der Menschheit auf den Kopf fallen werden.
NIMS (Navy Ionospheric Monitoring System) war ein Projekt was den
Elektroneninhalt der Ionosphäre durch die Beobachtung von
Funksignalen bestimmte. Für diesen Zweck hatte man die sechs
Oscar-Satelliten der End-Konstellation des
Transit-Satellitennavigationssystems weiterhin in Betrieb gelassen,
auch wenn die Navigationsdaten nicht mehr von Bedeutung waren. Für
die Beobachtung der Satelliten gab es sechs Kontrollstationen u.a. in
Lindau im Harz (Deutschland), in Graz (Österreich) und vier
italienische Kontrollstationen in Lampedusa, Sizilien, L'Aquila und
Florenz. Der verwendete Name "Oscar" sollte nicht mit den gleichnamigen Amateurfunk-Satelliten verwechselt werden. Die
Navy hatte
zufällig in den 60ern diese Bezeichnung gewählt. Im Jahr 2005 wurde schließlich
das NIMS Projekt beendet, da die Sendeleistung der Satelliten immer
mehr nachließ. Zu dem Zeitpunkt waren auch schon nicht mehr alle
sechs Satelliten aktiv. Die letzten beiden Satelliten waren der
Oscar 23 und Oscar 25 deren Signal ich im August 2010 noch empfangen
konnte.
