Satelliten – Informationen aus dem All

Satelliten standen am Beginn der Weltraumfahrt. Mittlerweile schwirren mehr als 900 dieser kleinen künstlichen Himmelskörper um die Erde. Welche Aufgaben erfüllen sie dort? Wie kommen die Satelliten ins All? Und was passiert mit ihnen, wenn sie nicht mehr gebraucht werden? TK-Logo hat für Dich nachgeforscht...

Wenn Du in einer wolkenlosen Nacht in den Himmel schaust, dann kannst Du unseren Mond, die Sterne und Planeten sehen. Und noch etwas gibt es da oben zu entdecken: helle Punkten, die sich ziemlich schnell über Dich hinwegbewegen. Das können Flugzeuge sein – oder Satelliten. Satelliten sind künstliche Himmelskörper, die die Menschen entwickelt und mit Raketen ins All geschossen haben. Dort umkreisen sie die Erde in einigen hundert Kilometern Höhe, beobachten Erde und Weltraum und senden Bilder oder Messwerte zur Erde zurück.

Sputnik – der erste Satellit im All

Modell von Sputnik I

Das spiegelt sich auch in dem Wort "Satellit" wider. Es kommt aus dem Lateinischen: "satelles" bedeutet so viel wie Begleiter. Im Russischen heißt das „Sputnik“. Und so verwundert es nicht, dass die Russen ihren ersten Satelliten "Sputnik I" nannten. Er war überhaupt der erste Satellit im Weltraum und wurde von der damaligen Sowjetunion am 4. Oktober 1957 mit einer Rakete auf seine Umlaufbahn 900 Kilometer über der Erde geschossen.

Sputnik I sah ziemlich unspektakulär aus: Es war einfach eine hohle Kugel mit vier Antennen. Jede Antenne war etwa drei Meter lang. Sputnik I hatte einen Durchmesser von 58 Zentimetern und wog 83,6 Kilogramm. An Bord befanden sich nur ein Thermometer und zwei Amateur-Radiosender, die einen charakteristischen Piep-Ton aussendeten. Vielleicht hast Du diesen Ton schon mal in einer Aufzeichnung gehört. Als die US-Amerikaner ein Piepen mit ihren Radiogeräten empfingen, jagte es ihnen einen gehörigen Schrecken ein. Denn damit war klar, dass sie den Wettlauf um den ersten Satelliten im All verloren hatten.

Satelliten tragen viele MessgeräteMittlerweile haben die Amerikaner allerdings die Nase vorn: Die meisten Satelliten, die derzeit im Umlauf sind, gehören den USA. Die modernen Satelliten machen natürlich nicht nur "Piep". So wie Du sie am Himmel erkennen kannst, können die Satelliten die Erde beobachten. Aus dieser großen Höhe haben sie einen ziemlich guten Überblick über einen großen Ausschnitt der Erde. Aber sie erkennen auch Details, sogar Dein Wohnhaus.
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Hier findest Du verschiedene Satellitenkarten.

Dafür sind ihre Hohlräume, die heute übrigens auch größer sein können als bei Sputnik, mit Kameras, Radar- und anderen Messgeräten ausgerüstet. Natürlich sind auch Computer an Bord. Sie steuern den Flug des Satelliten und seine Messungen, speichern die Messergebnisse und sorgen dafür, dass sie über Funk versendet werden.

Satellit schwebt über der Erde und sendet Informationen von einem Teil der Erde auf den anderen

Mit Satelliten können große Entfernungen problemlos überwunden werden.

Satelliten helfen, die Erde besser zu verstehen

Satelliten ermöglichen zum Beispiel eine genauere Wettervorhersage. Dafür beobachten sie die Wolken und ihre Bewegungsrichtung. Aus dem All überwachen sie Teile des Ozeans, die wir Menschen von der Erde aus nicht so gut sehen können. Satelliten sind auch eine sehr wichtige Hilfe für die Arbeit von Klimaforschern. Sie können damit beobachten, wie sich die Erde langsam verändert - wie sich zum Beispiel Wüsten in Afrika oder Europa ausbreiten, wie das Eis an den Polen schmilzt oder wie der Meeresspiegel ansteigt.

Satelliten sorgen außerdem dafür, dass wir hier in Deutschland Fernsehprogramme und Telefongespräche aus ganz anderen Teilen der Welt empfangen können. Wie sie das machen? Indem sie zum Beispiel Signale aus Asien empfangen und sie zu uns weiterschicken. Stell Dir vor, der Satellit wäre ein Spiegel und die Information bestünde aus Lichtzeichen. Allerdings kann der Satellit das Signal nicht nur reflektieren, er verstärkt es auch, damit es auf der Erde wieder in guter Qualität ankommt. Das ist viel praktischer, als in jeden Ort der Erde Kabel für eine Telefonleitung oder einen Fernsehanschluss zu verlegen.

Warum fallen Satelliten nicht auf die Erde zurück?Raketen bringen die Satelliten in ihre Umlaufbahn. Würde ein Satellit dort einfach ausgesetzt, ohne in irgendeine Richtung angestoßen zu werden, dann würde die Erde ihn wie ein Magnet anziehen. Wenn Du einen Ball in die Luft wirfst, landet der ja auch wieder auf der Erde. Dafür sorgt die Erdanziehungskraft.

Anders sieht es aus, wenn der Satellit einen "Schubs" erhält. Er bewegt sich dann mit einer bestimmten Geschwindigkeit um die Erde herum. So kann er die Erdanziehungskraft ausgleichen. Ursache dafür ist die so genannte Fliehkraft. Sie entsteht immer bei einer Drehbewegung. Du kannst es ausprobieren: Nimm ein Sockenknäuel, binde es an einen Faden und schleudere es nun am Faden im Kreis. Je schneller es rotiert, umso größer ist die Fliehkraft: Die Socken ziehen mächtig an Deiner Schnur und würden wegfliegen, sobald Du die Schnur loslässt. So, wie Du den Socken mit der Schnur festhältst, so hält die Erde den Satelliten mit der Erdanziehungskraft fest.

Nur wenn die beiden Kräfte - Erdanziehungskraft und Fliehkraft - im Gleichgewicht sind, fliegt der Satellit auf einer geschlossenen Kreisbahn um die Erde. Wie schnell der Satellit fliegen muss, hängt also davon ab, wie hoch seine Bahn über der Erde liegt. Allerdings hat ein Satellit nur ein sehr kleines Antriebssystem. Er bekommt seine Geschwindigkeit von der Rakete, die ihn ins All transportiert hat.

Erstaunlicherweise genügt es, den Satelliten einmal anzuschubsen. Dann fliegt er immer weiter, mit derselben Geschwindigkeit. Das liegt daran, dass sich Satelliten im Weltraum bewegen, außerhalb der Erdatmosphäre. Auf ihren Bahnen gibt es keinen Luftwiderstand, der den Flug bremsen könnte. Diese Vorstellung ist für uns Menschen etwas gewöhnungsbedürftig, denn hier auf der Erde gibt es immer Luftwiderstand. Du kennst das zum Beispiel vom Fahrradfahren. Selbst wenn es fast gar nicht windig ist, kommt es Dir so vor, als hättest Du Gegenwind. Das sind die vielen unsichtbar kleinen Luftteilchen, mit denen Du zusammenstößt. Sie hindern Dich regelrecht daran, noch schneller vorwärts zu kommen.

Satelliten brauchen also, im Gegensatz zu Flugzeugen, keinen starken Antrieb, der sie vorwärts bringt. Ihr kleines eigenes Antriebssystem ermöglicht ihnen kleine Ausweichmanöver, um nicht mit anderen Flugkörpern zusammenzustoßen. Die Energie dafür kommt aus Batterien und über Sonnensegel. Die Segel fangen das Sonnenlicht auf und Solarzellen verwandeln es dann in Strom. Damit können auch die vielen Geräte betrieben werden, die ein Satellit an Bord hat.

Das Ende eines Satelliten

So kann ein Satellit aussehen.

Die meisten Satelliten haben irgendwann einmal ausgedient, zum Beispiel wenn die Technik, die sie transportieren, veraltet oder gar kaputtgegangen ist. Oder wenn sie die Beobachtungsaufgabe erfüllt haben, für die sie konstruiert wurden. Dann sollten sie am besten von ihrer Umlaufbahn entfernt werden. Denn dort ist schon ziemlich viel Verkehr und wenig Platz. Eine Möglichkeit ist, die Satelliten auf eine so genannte Friedhofsbahn zu lenken. Die liegt etwas außerhalb der anderen Umlaufbahnen. Auf diese Weise stören die ausgedienten "Erdbegleiter" keinen ihrer aktiven Kollegen.

Die zweite Möglichkeit ist, dass sie sich langsam auf die Erde fallen lassen. Wenn ein Satellit in die Erdatmosphäre eintritt, verglüht er. Er saust mit großer Geschwindigkeit durch die Luft und stößt dort mit sehr vielen Luftteilchen zusammen. Sie bremsen ihn nicht nur ab, sondern verursachen durch Reibung eine so große Hitze, dass sogar das Metall schmelzen und verglühen kann. Das Phänomen der Reibung spürst Du, wenn Du mit Deiner Hand auf einer Tischplatte reibst. Sie wird dann auch schnell warm. Ähnliches passiert dem Satelliten, wenn er mit Luftteilchen zusammenstößt.

Text: Uta Deffke

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