Satelliten: von Sputnik bis GPS

Sputnik 1, der erste Satellit, hatte 58 cm Durchmesser, wog 83.6 kg und umkreiste die Erde in etwa 98 Minuten.

Das Piepen, das die ganze Welt hörte

Am 4. Oktober 1957 brachte die Sowjetunion den ersten künstlichen Satelliten in eine Erdumlaufbahn. Nach Angaben des NASA-Geschichtsbüros war Sputnik 1 etwa so groß wie ein Strandball: 58 cm Durchmesser, 83.6 kg schwer und rund 98 Minuten für einen Erdumlauf auf seiner elliptischen Bahn. Er sendete kaum mehr als einen Piepston per Funk, doch jeder mit einem Empfänger konnte ihn beim Überflug hören. Einen Monat später beförderte der 508.3 kg schwere Sputnik 2 die Hündin Laika ins All. Die Vereinigten Staaten antworteten am 31. Januar 1958 mit Explorer 1. Im Juli 1958 verabschiedete der Kongress den Space Act, mit dem die NASA gegründet wurde. Der Wettlauf ins All hatte begonnen.

Weniger als vier Jahre nach Sputnik wurde Juri Gagarin am 12. April 1961 der erste Mensch im All. Laut NASA umkreiste seine Wostok 1 die Erde mit 27 400 km/h, der Flug dauerte 108 Minuten. Gagarin landete nicht in der Kapsel: Er katapultierte sich heraus und kam am Fallschirm zu Boden.

Welche Aufgaben Satelliten haben

Tausende Satelliten umkreisen heute die Erde. Ihre Aufgaben hängen von ihrer Umlaufbahn ab. Niedrige Bahnen in einigen Hundert Kilometern Höhe ermöglichen scharfe Aufnahmen. Dort fliegen deshalb Erdbeobachtungssatelliten wie die koreanische KOMPSAT-Reihe (Arirang). Während sich die Erde unter ihnen dreht, überfliegen sie außerdem einen Großteil des Planeten. Mittlere Bahnen eignen sich zur Navigation: GPS.gov beschreibt eine Konstellation aus mindestens 24 Satelliten in etwa 20 200 km Höhe, verteilt auf sechs Bahnebenen, sodass fast überall mindestens vier sichtbar sind. Die U.S. Space Force hat 31 einsatzfähige GPS-Satelliten im Einsatz. Geostationäre Satelliten in 35 786 km Höhe, etwa Koreas Chollian-Wettersatelliten, beobachten ununterbrochen eine ganze Erdhalbkugel.

Wo am Himmel würdest du von Korea aus einen geostationären Satelliten sehen? Er steht über dem Äquator und befindet sich von der Nordhalbkugel aus deshalb immer irgendwo am Südhimmel. Seine Höhe am Himmel lässt sich mit einfacher Geometrie berechnen: Liegt der Satellit auf deinem Längengrad, gilt arctan[(cos φ − 6378 ÷ 42 164) ÷ sin φ]. Für Seoul mit φ = 37.6° ergibt das etwa 46° über dem genau südlichen Horizont, für das weiter südlich gelegene Jeju etwa 51°. Deshalb zeigen Satellitenschüsseln in Korea ungefähr nach Süden und sind etwa um diesen Winkel nach oben geneigt.

Ein GPS-Empfänger bestimmt seinen Standort mithilfe von Zeitmessungen. Jeder Satellit sendet seine Position und die genaue Zeit seiner Atomuhren an Bord. Der Empfänger misst die Laufzeit jedes Signals und multipliziert sie mit der Lichtgeschwindigkeit, um Entfernungen zu berechnen. Mit vier Satelliten ermittelt er seine Position in drei Dimensionen und zusätzlich den Zeitfehler seiner eigenen Uhr. Da Licht in einer Tausendstelsekunde 300 km zurücklegt, müssen die Uhren außerordentlich genau sein: Schon ein Fehler von einer Millionstelsekunde entspräche 300 m.

Korea im All

2022 bekam Korea eine eigene Trägerrakete. Am 21. Juni brachte die von KARI entwickelte Nuri-Rakete (KSLV-II) vom Naro Space Center in Goheung einen Satelliten zur Leistungsüberprüfung in seine Zielumlaufbahn in 700 km Höhe. Die Regierung erklärte, Korea sei damit das siebte Land, das mit eigener Technik einen praktisch nutzbaren Satelliten von mehr als einer Tonne ins All gebracht habe. Im Mai 2024 eröffnete das Land in Sacheon die Korea AeroSpace Administration (KASA), die künftige Raketen-, Satelliten- und Mondprogramme leiten soll.

Mehr Satelliten bedeuten auch mehr Weltraumschrott: ausgebrannte Raketenstufen, stillgelegte Satelliten und Trümmer von Zusammenstößen. Selbst ein Lacksplitter besitzt bei Bahngeschwindigkeit viel Energie. Raumfahrtbehörden verfolgen deshalb größere Trümmer, und Raumfahrzeuge zünden gelegentlich ihre Triebwerke, um auszuweichen. Von neuen Missionen wird inzwischen erwartet, schon vorab zu planen, wie ihre Satelliten nach dem Einsatz aus der Umlaufbahn entfernt werden.