Einige spezielle Objektklassen

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Iridium

Iridium war das erste Satellitensystem zur weltweiten Ver- und Übermittlung von Mobiltelefongesprächen. Es wurde nach dem Element Iridium mit seiner Ordnungszahl 77 benannt, da es ursprünglich aus ebenso vielen operationellen Satelliten bestehen sollte. Seit dem 05.05.1997 wurden insgesamt 95 Iridium-Satelliten mit diversen Satellitenträgern gestartet [1]. Einsatzbereite Iridium-Satelliten umrunden die Erde auf etwa 780 km hohen Kreisbahnen und sind so verteilt, daß von jedem Punkt der Erde aus mindestens einer über der Horizontlinie steht. Iridium-Satelliten sind recht klein und mithin normalerweise dem unbewaffnetem Auge nur unter sehr günstigen Bedingungen zugänglich. Sie können allerdings spektakuläre Lichterscheinungen verursachen, nämlich dann, wenn eine ihrer jeweils drei planen und stark reflektierenden Hauptantennen das Licht der Sonne direkt auf einen Beobachter lenkt. Da einsatzbereite Iridium-Satelliten eine definierte und damit vorhersagbare Lage im Raum einnehmen, lassen sich solche Flares für einen Beobachtungsort exakt vorausberechnen. Für einen Beobachter zeigt sich dann, daß die Helligkeit des Satelliten ab einem bestimmten Punkt anzusteigen beginnt, ein Maximum erreicht, um dann wieder abzufallen. Im Maximum eines Flares können Werte bis -8 mag erreicht werden, das entspricht etwa der 25-fachen Helligkeit, die die Venus im Höchstfall erzielt. Solche Spitzenflares können dann selbst am Tageshimmel gesehen werden (bereits die Venus ist zur Zeit ihrer maximalen Helligkeit gegen den Tageshimmel zu sehen).


Iridium 70 Flare 2004-08-24

Hat ja nur 4 1/2 Jahre gedauert, bis ich es endlich geschafft habe, das Bild eines Iridium-Flares auf diese Seiten zu bringen. Iridium 70 (COSPAR 1998-32A) erzeugte am 24. August  2004 um 01Uhr 46m 08s (UTC) über Heidelberg einen Flare von -7 mag Helligkeit und war dabei an der Grenze zwischen den Sternbildern Eridanus und Taurus zu sehen (dabei befand er sich über einem Punkt etwa 100 km nordöstlich von Sofia). Die Kamera (Canon PowerShot A80) stand wohl nicht ganz fest auf ihrem Stativ in der Badewanne, daher vermutlich die leichte Verzerrung zu Beginn der 15s-Belichtung bei f/2,8 und ISO 400-Einstellung (am rechten Ende der Strichspur zu erkennen). Da diese Kamera nicht länger als 15s belichen kann, konnte ich nur das zeitliche Zentrum des Flares abbilden, d.h. große Teile der sukzessiven Aufhellung davor und Helligkeitsabnahme danach sind nicht wiedergegeben.
Der rote Lichtschein über dem Hügel rechts im Bild rührt vom Streulicht der Hindernisfeuer von Sendemasten auf dem Königstuhl. Der Blick richtet sich nach OSO. Der helle Stern rechts des Kirchturms ist gamma Orionis. In der Mitte oben die Hyaden im Taurus, bei dem hellen, rötlichen Stern handelt es sich um alpha Tauri. Im oberen Drittel des linken Bildrands erkennt man zeta Tauri.
Zur Zeit der Aufnahme herrschten exzellente atmosphärische Bedingungen, so daß noch Sterne bis jenseits der 6. Größenklasse zu erkennen sind. Ein solcher Anblick des Sternenhimmels würde sich einem Betrachter also bieten, gäbe es die Lichtverschmutzung nicht. Die Beschneidungen rühren vom Senkrechtrichten des Bildes.
Photo: Christian F. Ackermann


Iridium 47 Flare 2005-06-03

In der rechten oberen Bildecke erkennt man Iridium 47 (COSPAR 1997-82C) bei einem Flare von etwa -3,7 mag Helligkeit am 03. Juni 2005 um 01Uhr 52m 10s (UTC) am Himmel über Heidelberg, wobei sich der Satellit von rechts nach links bewegte. Die Belichtung erfolgte von 01Uhr 51m 35s bis 01Uhr 52m 45s (UTC) auf Kodak 320TXP bei E.I. 160 mit einer Hasselblad 503 und Distagon 1:4 50mm bei f/4. Bei den Geisterbildern neben der Strichspur des Satelliten handelt es sich um Lichtreflexe im über 40 Jahre alten Objektiv, die von den Lichtquellen unten links herrühren [2].
Bei näherem Hinsehen erkennt man eine zweite, schwächere Strichspur, die von Iridium 11 (COSPAR 1998-74B; bis vor kurzem noch Iridium 20 genannt) stammt, der 10 Sekunden später einen Flare von -1,3 mag erzeugte. Dieser Satellit war zur Zeit der Aufnahme nicht operationell und befand sich als Reserve auf einem etwas tiefergelegenen Orbit von 710 km Höhe. Beide Iridium-Satelliten standen bei ihrer Flare-Position übrigens etwa 100 km östlich/südöstlich von Zagreb.
Am Himmel sind außerdem Sterne des Pegasus als kurze Strichspuren zu erkennen, die Flares ereigneten sich etwa im Zentrum dieses Sternbildes. Der Blick geht nach Osten. Die Sonne befand sich zur Aufnahmezeit nur noch 11° unter dem Horizont, es war also bereits die nautische Dämmerung angebrochen. Ein Klick auf das Bild öffnet eine größere Version. Hier eine weitere Aufnahme eines Iridium-Flares.
Photo: Christian F. Ackermann


Die nachfolgende Graphik zeigt alle Iridium-Flares im negativen Magnitudenbereich nach Sonnenuntergang im Zeitraum vom 14.04.1999 bis zum 21.05.1999, die von meinem Beobachtungsstandort aus zu sehen waren:

Iridium Flares April/Mai 1999 Mainz

Man erkennt, daß sich in diesem Zeitraum von 36 Tagen nur drei Flares von -8 mag ereigneten. Die Mehrzahl der Flares war schwächer als -3 mag.
Mit geeigneten Programmen und aktuellen Bahndaten kann man das Auftreten von Flares selbst berechnen. Einfacher ist es aber, sich diese Angaben von www.heavens-above.com zu besorgen. Welche Methode man auch immer wählt, Voraussetzung ist, daß man die geographischen Koordinaten seines Beobachtungsstandortes möglichst exakt kennt, da Flares lokal eng begrenzte Ereignisse sind (heavens-above.com bietet eine umfangreiche Datenbank mit Ortskoordinaten). Iridium-Satelliten "flaren" übrigens auch im Schein des Mondes - was allerdings sehr schwer zu beobachten ist.
Man sollte beachten, daß die NORAD in ihren Bahnelementdaten einige Iridium-Satelliten anders benennt, als der Iridium-Betreiber (z.B. wird Iridium 24 von der NORAD als Iridium 46 bezeichnet), im Zweifelsfall orientiere man sich also nur an der COSPAR- oder NORAD-Nummer und nicht am Namen.
Nicht alle Iridium-Satelliten sind im Einsatz. Einige sind defekt und taumeln, liefern also keine vorhersagbaren Flares. In Bahnelementdateien sind sie meist mit dem Zusatz "tum" für "tumbling" gekennzeichnet. Manche wiederum bewegen sich auf niedrigeren Orbits und stehen als Reserve bereit. Anzumerken wäre noch, daß auch andere Satelliten Flares produzieren können, diese sind aber nicht vorhersagbar.

Iridium-Satellit bei Lockheed Martin 5 Iridium-Satelliten vor dem Start auf der Vandenberg Air Force Base
Iridium-Satellit bei Lockheed Martin. Bläulich schimmernd erkennt man zwei der drei planen, stark reflektierenden Antennen abstehen, welche die Iridium-Flares erzeugen. Auf diesem Bild steht der Satellit gegenüber seiner Lage im Orbit auf dem Kopf. Photo: Lockheed Martin. Die fünf ersten Iridium-Satelliten vor ihrem Start auf dem Gelände der Vandenberg Air Force Base in Kalifornien. Die stark reflektierenden Antennen sind hier für den Start eingeklappt. Photo: Lockheed Martin.

Iridium meldete am 17.03.2000 den endgültigen Konkurs an, nachdem es nicht gelungen war, genügend Kunden für einen profitablen Betrieb zu gewinnen. Motorola, Hersteller und Betreiber der Flotte für Iridium, verkündete in der Folge, man würde alle funktionstüchtigen Satelliten in Kürze aus dem Orbit entfernen: Mit der Antriebsleistung der Steuertriebwerke sollte das Perigäum der Geräte so weit als möglich verringert werden, die Satelliten wären dann mehr oder minder rasch in die Erdatmosphäre eintreten und vermutlich restlos verglühen. Nach einigem Hin- und Her scheint Iridium nun gerettet zu sein: genau verstanden habe ich den juristischen Trick nicht, aber die alte Firma "Iridium LLC" wurde an eine neue Firma, "Iridium Satellite LLC", verkauft, hinter der Boeing als Betreiber des Satellitensystems steht. Und anstatt einen generellen Telefonservice für die Allgemeinheit zu bieten, spezialisiert sich die "neue" Firma nun auf Einrichtungen, die von der Satellitenkommunikation besonders profitieren, wie etwa Regierungen, Militärs, die Industrie etc.

Midas

Das "Missile Defense Alarm System" (auch als "Air Force Program 461" bekannt) war das erste US-Raketenfrühwarn-Satellitensystem. Der heiße Abgasstrahl startender (sowjetischer) Raketen sollte mit Infrarotdetektoren erkannt werden. Es gibt widersprüchliche Angaben über den tatsächlichen Erfolg des Programms. Die MIDAS-Satelliten bewegen sich auf polaren Kreisbahnen von etwa 3600 km Höhe und gehören damit zu den relativ seltenen MEO-(Medium Earth Orbit)-Objekten. Trotz des großen Abstandes zum Beobachter lassen sie sich im allgemeinen mit einem Feldstecher ganz gut beobachten. Sie neigen zu Flashes mit irregulärer Periode.
Die Geheimhaltung über das Projekt wurde Ende 1998 aufgehoben, es ist mir bislang aber noch nicht gelungen, ein Photo eines Midas-Satelliten aufzutreiben; wer eines hat, möge es mir doch bitte schicken.

Geostationäre Satelliten

Geostationäre Satelliten befinden sich etwa 35.800 km über dem Äquator (das entspricht dem 2,8-fachen Erddurchmesser). Aufgrund dieser großen Entfernung bewegt sich ihre Helligkeit zumeist im Bereich von + 11 bis + 14 mag, weswegen sie im Normalfall nur mit Hilfe von (leistungsfähigeren) Amateurteleskopen gesehen werden können. Die meisten geostationären Satelliten sind Telekommunikationssatelliten.
Gerade in neuerer Zeit gelangen vermehrt Satelliten in den geostationären Orbit (GSO), deren Signale zum Direktempfang durch den Endverbraucher bestimmt sind. Um entsprechend einfache Empfangsanlagen auf der Erde realisierbar zu machen, müssen diese Satelliten daher über leistungsstarke Sender verfügen. Daraus ergibt sich ein hoher Energiebedarf dieser zumeist dreiachsenstabilisierten Geräte [3], der über sehr ausgedehnte, plane Solarzellenpaneele gedeckt wird. Solarzellenpaneele wirken wie Spiegel und reflektieren große Teile des Sonnenlichts, das nicht in elektrische Energie umgewandelt wurde.
Während diese Lichtreflexion die meiste Zeit über in den leeren Raum hinein erfolgt, gibt es zwei Zeitperioden innerhalb eines Jahres, in denen die Erde selbst das Ziel des zurückgeworfenen Lichtes ist. Dabei handelt es sich um die Tage vor- und nach den beiden Tag/Nacht-Gleichen (den "Äquinoktien"), also die Zeit um den 21. März (Frühlingsbeginn) und den 23. September (Herbstbeginn). Dann nämlich steht der geostationäre Orbit in "Kantenstellung" zur Erdbahn und geostationäre Satelliten können während der Nacht einen Flare erzeugen. Gleichzeitig geraten sie in dieser Zeit auch periodisch in den Erdschatten und zwar für bis zu 70 Minuten. Flares ereignen sich immer kurz vor dem Eintritt eines GSO-Satelliten in den Erdschatten oder kurz nach seinem Austritt aus dem Erdschatten. Die Helligkeit der Satelliten kann bei einem solchen Flare um mehrere Größenklassen ansteigen und in den Bereich der Sichtbarkeit mit bloßem Auge gelangen, Werte bis zu + 3 mag werden berichtet. Der optimale Zeitraum für das Auftreten solcher Flares hängt auch von der geographischen Breite des Beobachtungsstandortes ab:



geogr.
Breite
Optimum geogr.
Breite
Optimum
+80° 27.02. +80° 01.09.
+60° 01.03. +60° 04.09.
+40° 06.03. +40° 09.09.
+20° 13.03. +20° 14.09.
  0° 20.03.   0° 23.09.
-20° 28.03. -20° 30.09.
-40° 03.04. -40° 07.10.
-60° 08.04. -60° 12.10.
-80° 11.04. -80° 15.10.
Quelle:
Ed Canon
Quelle:
Rainer Kresken

Natürlich werden in der Regel nur "operationelle" Satelliten Flares erzeugen, da die Solarzellenpaneele aller nicht mehr aktiven Geräte auch nicht mehr senkrecht auf die Sonne ausgerichtet sind. Spinstabilisierte Satelliten [4] zeigen niemals ausgeprägte Flares.

Spinstabilisierte Boeing 376-Satelliten. Im Gegensatz zu dieser künstlerischen Darstellung ist der Abstand solcher Satelliten im Orbit natürlich immens größer. Bild: Boeing Der dreiachsenstabilisierte Kommunikationssatellit Palapa-C im Orbit. Bild: Boeing

Centaur Oberstufen

Die Centaur war die erste Raketenoberstufe, die das hochenergetische Treibstoffgemisch aus flüssigem Wasserstoff und flüssigem Sauerstoff verwendete. Sie wurde und wird in Kombination mit Atlas- und Titan-Trägerraketen geflogen. Centauren werden oft für den Transport von Satelliten in den GEO (Geosynchronous Earth Orbit) verwendet: Zunächst wird der Satellit mit der Centaur in einen elliptischen Transferorbit gebracht (GTO, Geosynchronous Transfer Orbit), dessen Perigäum bei wenigen hundert, und dessen Apogäum bei etwa 36.000 km Höhe liegt. Während der Satellit im Apogäum seinen Orbit mit einem sogenannten Kickmotor zur Kreisbahn ausweitet ("zirkularisiert"), verbleibt die Centaur auf ihrer elliptischen Umlaufbahn. Typischerweise können Centauren also in sehr unterschiedlichen Entfernungen zur Erde beobachtet werden (wenngleich solche für den GEO-Transfer im Normalfall geringe Inklinationen um 30° aufweisen und von Deutschland aus nicht in Perigäumsnähe beobachtet werden können). Centaur-Oberstufen sind lohnende Objekte, denn sie sind dafür bekannt, noch viele Jahre nach dem Start Flashes zu produzieren. Dadurch machen sie sich auch noch aus Entfernungen von mehr als 10.000 km für einen fernglasbewehrten Beobachter bemerkbar.
Wer Home Planet zum tracken solcher Objekte verwendet, der sollte folgendes beachten: Satelliten in sehr hohen Orbits eilen gegenüber ihrer Anzeige auf der Sternenkarte immer ein wenig voraus. Der Grund dafür liegt vielleicht im Bahnmodell das Home Planet für seine Berechnungen verwendet. Die Abweichung ist gering, sie entspricht größenordnungsmäßig etwa der Strecke, die ein solches Objekt in ein bis zwei Minuten zurücklegen würde. Man darf diese Abweichung trotzdem nicht vernachlässigen, denn man hat es hier ja meistens mit recht lichtschwachen Erscheinungen zu tun, die sonst leicht übersehen werden können.

Centaur Overstufe für den Start des Wettersatelliten GOES-L
Die Centaur-Oberstufe für den Start des Wettersatelliten GOES-L wird auf die Grundstufe einer Atlas-II (rechts unten im Hintergrund) gehievt.

Wasser und Treibstoffe

Manche Satelliten können zeitweise von einer kometenartigen leuchtenden Wolke umgeben sein, die aus der Entsorgung von Wasser oder nicht gebrauchter Treibstoffe stammt. Ein deutscher Begriff dafür ist mir nicht bekannt, im englischen spricht man von "water dumps" bzw. "fuel dumps".
Space Shuttle Orbiter gewinnen Energie aus der katalytischen Vereinigung von Wasserstoff und Sauerstoff in Brennstoffzellen, woraus Wasser entsteht. Überschüssiges Wasser wird bei Bedarf in den Raum abgelassen und umgibt dann den Orbiter in Form einer Wolke. Meines Wissens nach kündigt die NASA solche "water dumps" nicht an, weswegen es dem Zufall überlassen ist, ob man das Vergnügen hat solch ein Ereignis beobachten zu können.
Manche Raketenstufen lassen nach der Vollendung ihrer Aufgabe ihre restlichen Treibstoffe ins All ab, um zu verhindern, daß diese detonieren und die freigesetzten Trümmerstücke des Agregats andere Satelliten gefährden. Meines Wissens nach werden solche "fuel dumps" ebenfalls nicht angekündigt, sie finden aber relativ bald nach dem Start statt.


NOSS

("Navy Ocean Surveillance Satellite"; auch als "White Cloud" bekannt). NOSS-Satelliten sind insofern unspektakulär, als sie als Punkte konstanter Helligkeit erscheinen. Ihre Besonderheit liegt vielmehr darin, daß sie zu dritt in Dreiecksformation auftreten: Jeweils drei dieser Satelliten werden im Orbit mit dünnen Seilen zusammengehalten (nach anderen Quellen halten die Einzelsatelliten ihre relativen Positionen zueinander aktiv ein). Der gegenseitige Abstand der Objekte dürfte grob geschätzt um die 50 bis 100 km liegen: Bei Überflügen in Zenitnähe haben die einzelnen Satelliten einem wechselseitigen Abstand von mehreren Grad. Die meisten NOSS-Trios sind sehr lichtschwach, einige lassen sich aber auch mit bloßem Auge erkennen. Manche Leute berichten sogar von seltenen NOSS-Sichtungen im negativen Magnitudenbereich.
Nach den beiden jüngsten NOSS-Starts (2001 und 2003) konnten jeweils nur zwei Objekte gesichtet werden. Waren Beobachter nach dem ersten Auftreten eines solchen Duos noch der Ansicht, daß ein dritter Satellit wegen eines Fehlers nicht ausgesetzt werden konnte, so festigt sich nach dem erneuten Erscheinen eines Duos die Meinung, daß es sich hierbei um eine neue NOSS-Generation handeln könnte, die ganz regulär nur noch mit zwei Satelliten arbeitet.

Die Triplets werden übrigens sehr gerne für außerirdische Raumschiffe gehalten, die, wie es dann oft in Berichten heißt, "lautlos" und "in geringer Höhe" über den Beobachter weggezogen sein sollen. Lautlos sind sie in der Tat, die Höhe beträgt allerdings über 1.000 km. Ich frage mich sowieso immer, anhand welcher Kriterien all die "UFO-Zeugen" zu ihren Höhen- und Entfernungsschätzungen kommen (vermutlich argumentieren sie "Das sieht man doch!").



[1] Die genaue Zahl an Iridium-Satelliten zu ermitteln ist nicht ganz einfach: Momentan werden Bahndaten von 90 Satelliten aufgelistet und 5 Stück sind bis zum 13. Mai 2005 in die Erdatmosphäre eingetreten. 95 Stück sollten also bisher erfolgreich gestartet worden sein.
[2] Das anzumerken scheint nötig, denn derlei Reflexe werden von einfachen Gemütern, je nachdem welcher versponnenen Idee sie anhängen, mal als
Scheinwerfer aus einem NASA-Studio in dem die Mondlandungen gefälscht wurden,
UFOs, speziell auf Raumfahrtbildern, oder aber
Geistererscheinungen, die sich photochemisch manifestieren
angesehen. Ich bin mir jedenfalls nicht bewußt, daß ich ein Studio angemietet hätte, um Geister verstorbener UFOs abzulichten. Wohl weiß ich aber, daß es schön ist, ein altes Zeiss Distagon-Objektiv zu besitzen. Gegen dumme Ideen ist meiner Ansicht nach eigentlich nichts einzuwenden, solange man mit ihrer ersten Ausformulierung nicht auch schon Redaktionsschluß anmeldet.
[3] Solche Satelliten kontrollieren ihre Lage im Raum aktiv, etwa mit Lageregelungstriebwerken. Sie stehen also unbeweglich im Raum. Nur dadurch ist es möglich, sie mit sehr großen Solarzellenpaneelen auszustatten.
[4] Das sind trommelförmig gebaute Satelliten, die außen mit Solarzellen besetzt sind; diese Satelliten rotieren mit etwa einer Umdrehung je Minute und halten dadurch, einem Kreisel gleich, ihre Lage im Raum stabil. Die Richtantennen dieser Satelliten müssen durch Drehung in die entgegengesetzte Richtung "entspint" werden, damit sie auf die Erde ausgerichtet bleiben. Flache Solarzellenpaneele kommen für solche Satelliten verständlicherweise nicht in Frage. Natürlich wird immer nur der Teil der Solarzellen auf der Trommel belichtet, der augenblicklich der Sonne zugewandt ist. Deswegen und wegen der begrenzten Größe der Trommel, verfügen spinstabilisierte Satelliten über relativ wenig elektrische Energie. Ein Beispiel wären Satelliten der Baureihe HS 376, wie derjenige, der der im Kapitel "Satelliten und Raketen" abgebildet ist.


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Letzte Aktualisierung: 06.06.2005   Kontakt