ADS-B-basierte Flugzeug-Ortung über Satellit

Wenn am 04. Mai 2013 um 04:06 Uhr morgens (Mitteleuropäische Sommerzeit) der europäische Satellit PROBA-V mit einer Vega-Rakete ins All startet, um die Vegetation zu beobachten, ist ein weiterer Passagier mit an Bord – der behält allerdings die Flugzeuge im Blick. Der Empfänger des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ortet die ADS-B-Signale (Automatic Dependance Surveillance-Broadcast) der Flugzeuge mit einer speziellen Antenne, während der Trägersatellit in 820 Kilometern Höhe um die Erde kreist.

Die Wissenschaftler wollen in den nächsten zwei Jahren so erstmals testen, ob eine lückenlose Beobachtung von Flugrouten möglich ist. Bisher ist das in nicht Radar überwachten Gebieten nicht möglich. Die Ortung aus dem Weltall soll diese Lücke schließen.

Leere Gebiete ohne Radarabdeckung – Testballon erfolgreich

Ozeane, großflächige Gebiete ohne Infrastruktur oder die Pole – befindet sich ein Flugzeug in diesen Regionen, ist es über Radarstationen am Boden nicht mehr zu erfassen. Dafür ist die Reichweite der Radarstationen nicht ausreichend. "Allerdings senden die Flieger kontinuierlich mit ihren ADS-B-Signalen Angaben wie Höhe und Geschwindigkeit – und das wollen wir nutzen", erläutert Jörg Behrens, Abteilungsleiter am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen.

In ersten Versuchen erwies sich das Projekt bereits als erfolgreich: Bei Ballonflügen 2009 in Nordschweden ortete der Empfänger aus einer Höhe von knapp 30 Kilometern Flugzeuge bereits aus einer Entfernung von 1100 Kilometern. "Wir konnten Flieger "sehen", die beispielsweise von Peking nach Amsterdam über das Nordmeer flogen." In einem weiteren Versuch 2012 ließen die Forscher ihren Empfänger an einem Ballon in 40 Kilometer Höhe steigen und untersuchten, welche Störsignale er in einem dichtbeflogenen und radarüberwachten Gebiet überstehen muss.

Erstmals ADS-B-Ortung aus dem All

Für die Wissenschaftler ist der Mitflug auf dem Satelliten Neuland. "Bisher wurde noch kein Satellit als Empfänger dieser ADS-B-Signale genutzt", erläutert Behrens. Wieweit können die Flugzeuge aus dem All nachverfolgt werden? Stimmen die bisherigen theoretischen Berechnungen über die Anzahl der Flugzeuge in der Luft? Immerhin sollen über Gebieten wie Zentraleuropa oder der Mitte der USA rund 4000 Flugzeuge zur selben Zeit unterwegs sein.

Mit dem ersten Test sollen auch die Charakteristika erfasst werden, mit denen die Flugzeuge das ADS-B-Signal abstrahlen. "Wir müssen Erfahrungen sammeln: Wo liegen die Grenzen unseres Empfängers und wo muss nachgebessert werden?" Entwickelt wurden Empfänger und Antenne in einer Kooperation mit dem DLR-Institut für Flugführung in Braunschweig.

Kontinuierliche Ortung weltweit – System für Schiffe folgt

Als Ergänzung zum bisherigen Radar-Ortungssystem könnte die Ortung aus dem Weltall dabei helfen, die Positionen der Flugzeuge kontinuierlicher zu erfassen. "Das würde es beispielsweise bei Flugzeugabstürzen erleichtern, die letzte Position zu kennen." Bisher melden sich die Piloten in regelmäßigen Abständen, erfolgt jedoch keine Meldung, bleibt der aktuelle Standort der Flieger unbekannt. Zudem würde eine kontinuierliche Ortung es möglich machen, den bisherigen Sicherheitsabstand von gut 90 Kilometern in den nicht Radar überwachten Gebieten zu verringern.

Ein ähnliches Projekt des DLR wird voraussichtlich Ende des Jahres mit einer indischen Rakete abheben: Der Satellit AISat soll dann aus dem Weltall mit einer vier Meter langen Helix-Antenne die Signale der Schiffe empfangen. "Mit beiden Systemen – sowohl der Flugzeugsignale als auch der Schiffssignale – wollen wir einen Beitrag dazu leisten, dass die Lücken in der Ortung geschlossen werden", betont DLR-Wissenschaftler Jörg Behrens.