Forscher wagen sich in entlegene Regionen: in Höhlen, ins ewige Eis, in die Weltmeere und ins Weltall. Von überall können sie Kontakt zur Basisstation halten. Die Technik macht das Telefonieren möglich.
Stuttgart - Eine Welt, in der man nicht ständig erreichbar ist oder Nachrichten versenden kann? Das ist heute kaum noch vorstellbar. Aber nicht überall gibt es Telefonleitungen, WLAN und Mobilfunk. Große Funklöcher gibt es im Eis der Polargebiete, in den Tiefen des Meeres, der Höhlen oder des Weltraums. Doch für alle diese Gebiete gibt es technische Lösungen. Der 20. Juli 1969 ist zum Beispiel historisch nicht nur von Bedeutung, weil zum ersten Mal Menschen ihren Fuß auf einen anderen Himmelskörper gesetzt haben. Premiere war es auch für das Fernmeldewesen, als der damalige US-Präsident Nixon vom Weißen Haus aus direkt mit den Apollo-Astronauten telefonierte.
Was damals als Sensation galt und wohl eines der teuersten Telefonate der Welt war, ist heute dank Satelliten alltäglich: die Kommunikation mit Extremwelten. Für alle, die in Polargebieten oder Wüsten unterwegs sind, gibt es die Satellitennetze Iridium und Inmarsat. Während sich Inmarsat auf vier Satelliten im geostationären Orbit in 36 000 Kilometer Höhe stützt, wo sie – vom Erdboden aus betrachtet – quasi stillstehen, besitzt Iridium noch über die Pole laufende Relaisstationen und ist somit von überall auf der Welt ständig erreichbar. Das nutzt auch das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI), um mit seinem Forschungsschiff Polarstern sowie der Neumayer-III-Station in der Antarktis Kontakt zu halten.
Anders ist es dagegen im Meer: „Wasser – besonders Meerwasser – hat eine größere Dichte“, sagt die Meeresforscherin Karen Hissmann. „Deshalb breitet sich der Schall hier schneller aus, nämlich mit 1500 Meter pro Sekunde, statt 343 Meter.“ Karen Hissmann leitet beim Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung (Geomar) in Kiel den Einsatz des Tauchbootes Jago, mit dem zwei Menschen 400 Meter tief tauchen können.
Im Unterwassertelefon hört man auch Wale und Delfine
Um mit Jago in Verbindung zu bleiben, wird ein Unterwassertelefon eingesetzt, dessen Reichweite bis zu zwei Kilometer beträgt: Über Hydrophone – das sind Sende- und Empfangsantennen – am Trägerschiff und am Tauchboot läuft die Kommunikation: „Wir kommunizieren über Frequenzen, die im Ultraschallbereich liegen – also dem Bereich, wo sich auch Delfine und Wale miteinander unterhalten, so um die zehn Kilohertz“, sagt Hissmann.
Störgeräusche sind da natürlich auch vorhanden. Nahe der Meeresoberfläche überträgt die Antenne des Trägerschiffes die typischen Schiffsgeräusche. Sie nehmen ab, je tiefer Jago taucht. An ihre Stelle treten dann andere: „So hört man Sender, die Unterwasser abgesetzt sind, um zum Beispiel Unterseeberge zu markieren“, erzählt Hissmann. „Man hört Delfine und Wale oder auch, wie eine Hangrutschung oder -lawine abgeht.“
Sogenannte Sprungschichten – das sind Wasserströme verschiedener Temperatur sowie Salzkonzentration – können dann die Kommunikation wirklich erschweren, und Unterwasserberge den Schall ganz absorbieren. Daneben kann das Tauchboot durch sogenannte Pinger-Signale kommunizieren. Drei Töne hintereinander sagen: „Es ist alles in Ordnung!“
Wie die Wassermassen des Meeres sind die Gesteinsmassen wegen der schlechten Leitfähigkeit ein Hindernis. Das Unglück in der Riesending-Schachthöhle zeigte jedoch, dass es auch für die Kommunikation in Höhlen eine technische Lösung gibt: Hier wurde das Funksystem Cavelink eingesetzt. Es war in den 90er-Jahren für die Kommunikation unter Tage entwickelt worden. „Das geschieht durch magnetische Induktionswellen, die den Fels als Träger nutzen“, sagt der Höhlenexperte Markus Boldt in einem Interview.
In der Höhle beschränkt man sich auf kurze Nachrichten
Gesendet werden SMS, weil die kurzen Textnachrichten selbst über größere Entfernungen klar ankommen. Gerade für eine Rettungsaktion sind eindeutige Informationen wichtig. Für die Kommunikation wird über zwei parallel ausgerichtete und im Gestein verankerte Antennen ein elektrischer Strom in den Fels eingespeist. Die Signale können in rund einem Kilometer Entfernung registriert werden. Vor dem Unglück in der Riesending-Höhle waren nur im Eingangsbereich Antennen verlegt, deren Reichweite nicht genügte. Deshalb galt es, mit Hochdruck die Kommunikationsstrecke bis zum Verletzten zu vervollständigen, was in einer nervenaufreibenden Aktion schließlich auch gelang.
Einfacher gestaltet sich die Übertragung im Vakuum des Weltraums, beispielsweise wenn mit der Besatzung der Internationalen Raumstation ISS kommuniziert werden soll. „Ohne die geostationären Satelliten wäre jedoch eine ständige Verbindung kaum machbar“, sagt Thomas Uhling, Flugdirektor im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Über zwei Datenkanäle werden zweimal am Tag alle Handlungsanweisungen an die Raumstation übermittelt. Außerdem wird in Morgen- und Abendkonferenzen das Wichtigste besprochen. „Darüber hinaus kann die Besatzung selbst ins Internet gehen und auch jedes Telefon auf der Erde anrufen“, erklärt Thomas Uhling.
Nur auf eines ist zu achten: Die Daten haben einen langen Weg vor sich. Sie werden von Deutschland erst zur US-amerikanischen Raumfahrtzentrale in Houston übermittelt, und von dort zur Antenne in White Sands. Die Antenne peilt einen Satelliten an, der wiederum mit der ISS in Verbindung steht. „Durch den Übertragungsweg gibt es eine Laufzeitverzögerung“, sagt Uhling. „Man muss im Gespräch ein wenig aufpassen, dass man kurz innehält, wenn der Andere mit dem Reden geendet hat, und ihm nicht ins Wort fällt. Aber dieses Delay ist wirklich erstaunlich klein, so etwa ein oder zwei Sekunden.“
Die Antwort lässt 45 Minuten auf sich warten
Mit einer viel längeren Wartezeit gilt es bei der europäischen Raumsonde Rosetta fertig werden, die vergangene Woche den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko erreicht hat. Weil sie 405 Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist, braucht ein Funksignal bei Lichtgeschwindigkeit etwa 22 Minuten von der Erde zur Sonde. Die Bestätigung, ein Kommando empfangen zu haben, lässt also eine Dreiviertelstunde auf sich warten. „Das Problem ist hier, dass die Signale extrem schwach sind“, erklärt Flugdirektor Andrea Accomazzo. „Deshalb brauchen wir riesige Parabolantennen, um die Signale zu verstärken. Drei von je 35 Meter Durchmesser hat die Esa in Spanien, Argentinien und Australien, und die Nasa unterstützt uns mit ihrem Deep-Space-Nework.“
Fünfzehn bis siebzehn Stunden pro Tag wird die Verbindung für Kommandos und Telemetriedaten aufrecht erhalten. Im November, wenn der Landeroboter Philae auf dem Kometen niedergehen soll, werden es 24 Stunden sein. „Wir setzen dann beide Netzwerke zugleich ein, so dass wir bei Empfangsproblemen sofort umschalten können“, sagt Accomazzo. „Die Operationen sind so zeitkritisch, dass wir absolut keine Zeit verlieren dürfen, sonst verpassen wir das Landezeitfenster – und wir müssen mehrere Tage warten, bis sich wieder ein neues Landefenster aufgetan hat.“