So wird Starlink ungewollt zum wichtigen Helfer für die Wissenschaft

Die zahlreichen Satelliten des Starlink-Netzwerks senden ständig Funksignale zur Erde. Forscher der Technischen Universität Graz haben nun herausgefunden, wie sie sich nutzen lassen, um Daten zu vielfältigen Fragestellungen zu erhalten.

Signale analysiert

Durch die Analyse von Frequenzverschiebungen, die durch den Dopplereffekt entstehen, lassen sich Veränderungen im Gravitationsfeld der Erde nachverfolgen, man kann den Meeresspiegel messen und sogar Wetterphänomene in Echtzeit beobachten, teilten die Wissenschaftler mit. Dies funktioniert dabei nicht nur mit Starlink, sondern auch mit anderen Konstellationen wie OneWeb oder Amazons Project Kuiper, die ursprünglich für Telekommunikation und Internetversorgung konzipiert wurden.

Im Rahmen des Projekts "Estimation" analysieren die Forscher, wie sich die Frequenz der Satelliten-Signale verändert, während sie die Erde umkreisen, berichtet das Magazin Daily Galaxy. Die dabei gewonnenen Daten liefern wertvolle Erkenntnisse über Veränderungen im Gravitationsfeld und auch über Umweltveränderungen wie den Wasserhaushalt oder die Eisschmelze.


Das Prinzip hinter dieser Methode basiert auf dem Dopplereffekt, der minimale Frequenzverschiebungen hervorruft. Diese gibt es aber nicht nur, wenn sich der Satellit zum Empfänger hin- oder von ihm wegbewegt, sondern auch bei veränderten Gravitationsfeldern oder Atmosphärenzusammensetzungen.

Diese feinen Variationen ermöglichen es, Umweltveränderungen mit bisher unerreichter Detailgenauigkeit zu kartieren. Steigende Meeresspiegel, schrumpfende Gletscher oder sich verändernde Grundwasserreserven können so dokumentiert werden, ohne selbst teures Mess-Equipment ins All befördern zu müssen.

Arbeit an Genauigkeit

Eine der größten Herausforderungen ist dabei der eingeschränkte Zugang zu technischen Daten von Kommunikationssatelliten. Unternehmen wie SpaceX oder Amazon veröffentlichen keine detaillierten Informationen über ihre Signalstrukturen, was die Analyse erschwert. Dennoch gelang es dem Team der TU Graz, konstante Frequenzmuster in den Starlink-Signalen zu identifizieren.

Durch die Beobachtung dieser Frequenzverschiebungen konnten die Wissenschaftler die Position der Satelliten mit einer Genauigkeit von 54 Metern berechnen. Zwar reicht diese Präzision bislang nicht für hoch entwickelte geodätische Anwendungen, doch die Methode zeigt vielversprechende Ergebnisse. Um die Genauigkeit weiter zu verbessern, arbeiten die Wissenschaftler an mobilen Antennen, die Satelliten in Echtzeit verfolgen können. Mit einer größeren Anzahl an Messpunkten und optimierten Algorithmen könnte die Positionsbestimmung auf wenige Meter genau erfolgen, was die Genauigkeit der Doppler-Messungen enorm steigert.

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