Satellitensignale, die Autofahrern oder Schiffen mittels Global Positioning System (GPS) zur Standortbestimmung gedient haben, können auch für die Umwelt verwertet werden: US-Ingenieure wollen aus den Mikrowellenstrahlen Klima- und Umweltdaten herauslesen, nachdem sie an der Erdoberfläche oder an Wasser reflektiert wurden.
Die Methode könnte heute gebräuchliche Datenerfassungssysteme in Satelliten oder Flugzeugen ersetzen oder ergänzen, denn die benötigte Technik ist nur ein Zehntel so schwer wie herkömmliche Technik. Auch verbraucht sie nur ein Zehntel der Energiemengen, was besonders an Bord von Satelliten wichtig ist. Der Trick dabei: Die “Recyclingtechnik” der GPS-Signale benötigt nur Empfangs- und Auswertungstechnik und spart die schwere Sendeanlage.
“Die GPS-Satelliten senden ihre Signale vierundzwanzig Stunden lang rund um die Welt, also bekommen wir den Sender umsonst”, erklärt James Garrison, Professor für Luft- und Raumfahrt-Technik an der Purdue University. Gemeinsam mit Nasa-Ingenieur Stephen Katzberg entwickelte sein Team die “Nachnutzung” der Mikrowellen-Signale des GPS.
Aus der Reflexion von GPS-Signalen an Land oder Wasser und ihrer Störung lassen sich Umweltbedingungen auf der Erde ablesen, erklärt Garrison. Die Mikrowellen spiegeln sich besonders gut an Wasser, so dass sich detailliert untersuchen ließe, wie die Windmuster über den Weltmeeren die globalen Luftströmungen und damit das Weltklima beeinflussen. Das System liefert auch bei hoher Luftfeuchte gute Daten, etwa bei Unwettern, und benötigt keine komplizierten Kalibrierungen. Zudem eigne es sich nicht nur für den Satelliten-Einsatz, erklärt Garrison: “Die kleine Größe und niedrigen Kosten der Instrumentation machen einen Einsatz in Ballons und kleinen Flugzeugen sehr erschwinglich.”
Erste Tests im Flugzeug hat die Technik erfolgreich bestanden. Die Ergebnisse sollen das System optimieren. Zudem arbeiten die Forscher daran, die herkömmliche GPS-Navigationshardware künftig durch Software zu ersetzen. Garrison wird die Technik am 13. Juli auf dem International Geoscience and Remote Sensing Symposium im australischen Sydney präsentieren.
GPS-Signale dienen Schiffen und Autofahrern, aber auch dem Militär oder der Landwirtschaft, quasi als Leitpfosten zur Orientierung auf der Erde. Ein Navigationssystem wertet aus, wie lange die Signale vom Satelliten auf die Erde brauchen. Aus drei Signalen unterschiedlicher Satelliten lässt sich dann exakt der eigene Standort berechnen, wie früher aus der Position verschiedener Sterne.
Dörte Saße
