Physiker Achim Vollhardt von der Universität Zürich engagiert sich in einem einzigartigen Experiment, das er mit einer gewissen Übertreibung als Sparübung bezeichnen würde. Durch seine Teilnahme war er der Nasa sehr nahe dran, insbesondere an der Orion-Raumkapsel der Artemis-II-Mission – eine Gelegenheit, die in der Schweiz wohl kaum jemanden zuvor zuteilwurde.
Mit 34 internationalen Stationen erforscht Vollhardt, wie weit das Einsparpotenzial bei der Ortung von Raumfahrzeugen geht. Die Nasa möchte herausfinden, ob kleinere Antennen die Orion-Raumkapsel noch zuverlässig lokalisieren können. Auf dem Dach des Physikgebäudes der Universität Zürich steht eine Parabolantenne mit über 1,8 Metern Durchmesser, die dafür ausgerüstet ist, die sich ständig bewegende Raumkapsel am Himmel zu verfolgen.
Im Gegensatz zu Fernsehsatelliten benötigt die Orion-Raumkapsel laufendes Tracking. Die Nasa setzt normalerweise auf Antennen mit mindestens 34 Metern Durchmesser, die jedoch teuer und schwer zu managen sind. Eine mögliche Lösung wäre es, die Ortungsverantwortung an Betreiber kleinerer Antennen auszulagern.
Vollhardt erklärt: «Wir müssen uns mit der 1,8 Meter Antenne deutlich mehr anstrengen, um Signale zu empfangen. Wir können nur einen kleinen Teil der Signale aufnehmen – genug, um die Position der Raumkapsel für Navigation zu bestimmen.» Im Weltall erfolgt dies unter anderem durch Messung des Doppler-Effekts.
Der Doppler-Effekt ist bekannt vom sich nähernden oder entfernenden Feuerwehrauto – je nach Bewegungsrichtung ändern sich die Frequenzen des Signaltons. Dieser Effekt ermöglicht es, Geschwindigkeit und Richtung von Objekten relativ zu einem Beobachter zu messen. Auch im Weltall kommt er zum Einsatz: Die Raumkapsel sendet Signale, deren Doppler-Messungen mit kleineren Antennen möglich sein sollen.
In Vollhardts Elektronikwerkstatt am Ende einer vollgestellten Werkbank steht ein Computer, der die Dachantenne steuert und empfangene Daten speichert. Durch künstliche Tonhöhenanpassung macht er das Signal von der Raumkapsel hörbar.
Um weltweiten Kontakt zur Kapsel zu gewährleisten, ist ein Netzwerk kleiner Antennen notwendig. Mehrere gleichzeitige Messungen ermöglichen es, Position und Flugbahn der Kapsel zu berechnen. Vollhardt findet die Arbeit mit Studierenden spannend: «Es ist beeindruckend, wie wenig Ressourcen zum Signalempfang ausreichen.»
Ob Einsparungen tatsächlich möglich sind, wird sich nach Auswertung der Daten in einigen Monaten zeigen.
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