imported>Wurgl: +Normdaten

2025-05-10T09:31:38Z

+Normdaten

Neue Seite

[[Datei:Echo II.jpg|mini|300px|Echo 2 war mit 41 m Durchmesser der größte Ballonsatellit]]

Ein '''Ballonsatellit''' ist ein [[Satellit (Raumfahrt)|künstlicher Erdsatellit]], der nach Erreichen seiner [[Umlaufbahn]] durch eine Gasfüllung auf seine vorgesehene Größe gebracht wird. Dafür genügen geringe Mengen von Gas, die sich beim Start bereits in der Ballonhülle befinden und durch das Vakuum des Weltraums zu einem großen Volumen expandieren.

Die große Zeit der Ballonsatelliten war zwischen 1960 und 1975. Sie dienten einerseits dem passiven Funkverkehr, andererseits wegen ihrer großen Helligkeit als günstiges [[Hochziel]] für geodätische Zwecke (großräumige [[Stellartriangulation]]).

== Ballonsatelliten Echo-1 und Echo-2 ==
Der erste derartige Flugkörper war [[Echo 1]], der am 12. August 1960 von den [[USA]] auf eine 1600 km hohe [[Umlaufbahn|Kreisbahn]] gestartet wurde. Er hatte anfangs eine [[kugel]]förmige Gestalt von 30 Meter mit einer metallbeschichteten dünnen Plastikhülle aus [[Mylar]] und diente der Erprobung „passiver“ [[Nachrichtensatellit]]en und als [[geodät]]ischer Satellit. Seine internationale [[COSPAR]]-Nummer war 6000901 (9. Start des Jahres 1960, 1. Komponente).

Schon eine der ersten Funkverbindungen gelang über fast 4000 km Distanz (zwischen der [[Ostküste der Vereinigten Staaten]] und [[Kalifornien]]). Bis Echo-1 im Jahr 1968 verglühte, hatte seine laufende Bahnvermessung mit [[Satellitenkamera]]s einiger Dutzend Bodenstationen die Kenntnis von der genauen [[Erdfigur]] um fast den Faktor 10 (auf einige Meter) verbessert.

Sein Nachfolger war der ähnlich aufgebaute [[Echo 2]] mit 41 Metern Durchmesser (1964 bis ca. 1970). Er kreiste etwa 400 km tiefer und nicht mehr mit einer [[Bahnneigung]] von 47° wie Echo-1, sondern auf einer annähernden [[Polarbahn]] mit durchschnittlich 81° Neigung. Dadurch waren Funkverbindungen und Vermessungen auch in höheren [[geographische Breite|Breiten]] möglich. An den Echo-[[Bahnbestimmung]]en zur Analyse der [[Bahnstörung]]en und des [[Erdschwerefeld]]es beteiligten sich neben 30–50 professionellen Bodenstationen auch etwa 200 [[Amateurastronom]]en in weltweit verteilten sog. [[Moonwatch]]-Stationen, die etwa die Hälfte der gewichteten Beobachtungen beitrugen.

Der funktechnische Erfolg von Echo-1 war zwar gegeben, doch wurde für die [[Nachrichtentechnik]] das „passive Prinzip“ ([[Reflexion (Physik)|Reflexion]] der [[Funkwellen]] an der [[Ballonhaut]]) bald durch [[Tätigkeit|aktive]] [[System]]e ersetzt. Insbesondere [[Telstar|Telstar 1]] (1962) und [[Intelsat I]] (1965) sind hier zu erwähnen. Sie konnten neben einem [[interkontinental]] ausgetauschten [[Fernsehprogramm]] gleichzeitig bereits einige hundert [[Tonkanal|Tonkanäle]] aussenden.

=== Reichweite der Funkwellen, Sichtbarkeit ===
Wie weit ein [[Satellit (Raumfahrt)|Satellit]] in so großer [[Höhe]] sichtbar ist, lässt sich leicht mit dem [[Satz des Pythagoras]] [[Sichtweite#Geodätische Sichtweite|berechnen]]. Es ergibt sich, dass er bei einer 1500 km hohen Kreisbahn gerade auf- oder [[Untergang (Astronomie)|untergeht]], wenn er 4600 km horizontale [[Abstand|Entfernung]] hat. Der [[Radiohorizont]] ist üblicherweise größer, der Wert schwankt mit der Schichtung der [[Erdatmosphäre]].

Liegen zwei [[Funkstation]]en also 9000 km auseinander und geht die [[Satellitenbahn]] zwischen ihnen durch, können sie bei genügend starken Funkwellen deren gegenseitige Reflexion empfangen.

Die [[optisch]]e Sichtbarkeit ist allerdings geringer als jene von Funkwellen, weil
# der Satellit von der [[Sonne]] beleuchtet sein muss
# der Beobachter einen dunklen [[Himmel (planetär)|Himmel]] braucht (d. h. im [[Eigenschatten]] der [[Erde]] auf ihrer [[Dämmerung]]s- oder [[Nachtseite]] liegen muss.)
# Außerdem hängt die [[Helligkeit]] einer Kugel vom Winkel zwischen Lichteinfall und Beobachter ab – siehe die [[Mondphase]]n, und
# nimmt in [[Horizont]]nähe stark ab, weil die atmosphärische [[Extinktion (Astronomie)|Extinktion]] bis zu 90 % des Lichts verschluckt.

Dennoch ist es auch für präzise Zwecke der [[Satellitengeodäsie]] kein Problem, einen Flugkörper wie Echo 1 bis herab zu [[Höhenwinkel]]n von 20° zu beobachten – was einer Distanz von 2900 km entspricht. Daher lassen sich theoretisch Entfernungen zwischen [[Vermessungspunkt]]en bis über 5000 km überbrücken, und in der Praxis zumindest 3–4000 km.

Zur [[visuell]]en oder [[fotografisch]]en Beobachtung heller Satelliten und [[Ballon]]s und über deren [[geodätisch]]e Nutzung bieten die Artikel über [[Echo 1]], [[PAGEOS]] und das [[Weltnetz der Satellitengeodäsie|Weltnetz]] weitere Informationen.

== Weitere Ballonsatelliten ==
=== Air Density Explorer ===
[[Datei:Explorer 24.jpg|mini|Explorer 24]]
Zur Erforschung der Dichte der Hochatmosphäre wurden auch fünf Satelliten der [[Explorer-Programm|Explorer]]-Serie als Ballone ausgeführt (Explorer 9, 19, 24 und 39 sowie DAD-B) und als [[Air Density Explorer]] bezeichnet. Während der Luftwiderstand der Ballonsatelliten bei der Verwendung als Kommunikationssatellit ein Problem darstellte, war er hier sogar erwünscht. Durch die geringe Masse und den hohen Luftwiderstand konnte die Dichte der Hochatmosphäre leicht gemessen werden, indem die Bahnänderung dieser Satelliten über einen längeren Zeitraum vermessen wurde.

=== PAGEOS ===
[[Datei:PAGEOS 1.jpg|mini|links|PAGEOS-Satellit im Hangar]]
[[PAGEOS]] wurde speziell für das sogenannte [[Weltnetz der Satellitengeodäsie]] gestartet, für das bis 1973 etwa 20 [[vollberuflich]]e Beobachtungsteams [[weltweit]] unterwegs waren. Mit den bewährten, vollelektronischen [[BC-4]]-Kameras (1:3 / [[Brennweite]] 30 bzw. 45 cm) nahmen sie auf 46 Bodenstationen insgesamt 3000 verwertbare [[Fotoplatte]]n auf, woraus die Stationen [[3D|dreidimensional]] auf durchschnittlich 4 m genau berechnet werden konnten. Der Koordinator dieser Kampagnen war [[Hellmut Schmid]] von der ETH [[Zürich]].

Die [[Satellitengeodäsie]] mit Echo 1 und 2 erfüllte hingegen nicht nur während der geplanten zwei bis drei Jahre alle Erwartungen, sondern fast 10 Jahre lang. Deshalb startete die [[NASA]] den 30-m-Ballon namens PAGEOS. Der Name steht auf Deutsch wie Englisch für „PAssiver GEOdätischer Satellit“ – in Anklang auch an [[Geodetic Earth Orbiting Satellite|GEOS]], einen erfolgreichen [[Tätigkeit|aktiven]] (elektronischen) Satelliten aus [[1965]].

In [[Europa]] lagen drei Stationen des Weltnetzes: [[Catania]] auf Sizilien, der [[Hohenpeißenberg]] in Bayern und [[Tromsø]] im nördlichen Norwegen. Zur Ergänzung des reinen [[Richtungsmessung|Richtungsnetzes]] waren genaue Streckenmessungen nötig, die auf vier Kontinenten – und auch quer durch Europa – mit Genauigkeiten von 0,5 mm pro km vermessen wurden.

Das Weltnetz erlaubte nun erstmals, das „geodätische Datum“ ([[geozentrisch]]e Lage der Vermessungssysteme) auf verschiedenen Kontinenten auf einige Meter zu berechnen und gegenseitig zu [[Koordinatentransformation|transformieren]]. Anfang der [[1970]]er konnten auch zuverlässige Werte für fast 100 Koeffizienten des [[Erdschwerefeld]]es ([[Kugelflächenfunktionen|Kugelfunktionsentwicklung]] bis Grad und Ordnung 12–15) berechnet werden.

=== PASCOMSAT und Gridsphere ===
[[Datei:OV1-8 PASCOMSAT Gridsphere.jpg|mini|OV1-8 PASCOMSAT]]
Um das Problem des hohen Luftwiderstands der passiven Ballonkommunikationssatelliten zu lösen, startete die [[United States Air Force]] eine Reihe experimenteller Satelliten, die aus einem Radiowellen reflektierenden Drahtgitter bestanden, das von einem Ballon in eine sphärische Form gebracht wurde. Das Material des Ballons war so gewählt, dass es unter Einfluss der solaren UV-Strahlung [[Sublimation (Phasenübergang)|sublimierte]]. Somit löste sich der Ballon in kurzer Zeit im Orbit auf und hinterließ ein sphärisches Drahtgeflecht, das die Radiowellen genauso gut reflektierte, wie ein echter Ballonsatellit, aber nur einen Bruchteil des Luftwiderstandes hatte.<ref>National Museum of the United States Air Force {{Webarchiv|text=Grid-Sphere Passive Communications Satellite |url=http://www.nationalmuseum.af.mil/factsheets/factsheet.asp?id=1632 |wayback=20131214113534}}</ref> Obwohl diese Technik funktionierte, kam es zu keiner operationellen Verwendung, da aktive Kommunikationssatelliten sich als deutlich leistungsfähiger erwiesen hatten, so dass keine weiteren passiven Modelle mehr gebaut wurden.

== Siehe auch ==
* [[Transhab]]: NASA-Konzept für aufblasbare Raumstationmodule aus den 1990ern
* [[Bigelow Expandable Activity Module]]: aufblasbares Modul an der Internationalen Raumstation (seit 2016)

== Weblinks ==
* [http://www.uni-stuttgart.de/wechselwirkungen/ww2003/Kleusberg.pdf Satelliten im Dienst von Geodäsie und GIS (Seite 5: Pageos)] (PDF; 1,96 MB)

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4388621-8}}

[[Kategorie:Satellitentechnik]]
[[Kategorie:Satellitengeodäsie]]
[[Kategorie:Himmelsbeobachtung]]

Ballonsatellit - Versionsgeschichte

imported>Wurgl: +Normdaten