Raumgeometrie. Konstruieren und Visualisieren [Theoriebuch]

In Fig. 6.55 ist der Achsenschnitt einer Antenne zu sehen. Wenn die Paraboloidachse genau zum Satelliten zeigt, werden die (nahezu) parallel einfallenden „Signalstrahlen“ durch den Brennpunkt reflektiert. Aufgrund dieser Fokussierung kann das Signal von einem im Brenn- punkt angebrachten Aufnahmegerät empfangen, verarbeitet und weitergeleitet werden. Da die Achse des Drehparaboloids stets exakt zum Satelliten ausgerichtet sein muss, sind geostationäre Satelliten vorteilhaft. Solche Satelliten haben immer dieselbe Position zur Erde, sie sind gewissermaßen starr mit der Erde verbunden. Der Vorteil ist, dass die Antennen fix montiert werden können (ohne aufwändige Nachführung der Paraboloidachse). Fig. 6.55  Fig 6.55 Bei einer in einem Aufstellungsort A auf einen Satelliten P ausgerichteten Antenne liegt die Paraboloidachse auf der Verbindungsgeraden p von A und P ( Fig. 6.57). Die Ausrichtung der Antenne erfolgt durch Drehen um eine lotrechte Drehachse n und eine waagrechte Drehachse a. Zuerst wird die Antenne exakt nach Süden ausgerichtet; die Paraboloidachse ist jetzt waagrecht (Meridiantangente in A). Dann wird die Antenne um n gedreht (Winkel a ), danach um a (Winkel b ). Das linke Bild in Fig. 6.57 zeigt die Konstruktion der Einstellwinkel a und b . Projiziert man p normal auf die Tangentialebene t von A, so erhält man die Gerade p*, die waagrecht ist und genau unter p liegt. 6.2 Anwendungen Satellitenempfang Die Datenübertragung über große Distanzen erfolgt mit Hilfe von Satelliten. Für den Uplink (Übertragung zum Satelliten) und den Downlink (Übertragung zur Erde) werden Drehparaboloide als Antennen verwendet. Dies beruht auf der Reflexionseigenschaft der Parabel (siehe Kap. A). Ein geostationärer Satellit muss sich aus physika­ lischen Gründen in der Äquatorebene befinden, ca. 35 800 km vom Äquator entfernt. Seine Position wird durch die geografische Länge seines unver­ änderlichen Fußpunktes auf dem Äquator festgelegt. Fig. 6.56 zeigt maßstabsgetreu die Position und die Empfangsgrenze des Satelliten Atlantic Bird 1. Er wurde im Jahr 2002 vom Weltraumbahnhof Guayana ins All befördert und auf 12,5° westliche Länge positioniert. Weltweit gibt es sehr viele geostationäre Satelliten; auf dem zum Äquator konzentrischen Trägerkreis (Radius 6 370 + 35 800 = 42 170 km) herrscht fast schon ein Gedränge. Die (theoretische) Empfangsgrenze ist ein Kreis, nämlich der Berührkreis der Drehkegelfläche, die man vom Satelliten aus berührend an die Erde legen kann. Fig. 6.56 Atlantic Bird 1  Fig 6.56 • Der Einstellwinkel a ist ein Horizontal­ winkel und gibt die Abweichung der Geraden p* von der Südrichtung an. Er wird Azimut genannt. • Der Einstellwinkel b ist ein Vertikal­ winkel und gibt die Abweichung der Geraden p von der durch p* fest­ gelegten Himmelsrichtung an. Er wird Elevation genannt. P P* n A N S p p* a b t n P a M Fig. 6.57 n a p  Fig 6.57 L 147 k a b t 131 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv