Satelliten faszinieren Funkamateure seit den frühen Tagen von OSCAR 1 im Jahr 1961. Heute ist der Einstieg in den Satellitenempfang und sogar in den Satellitenfunk so einfach wie nie zuvor. Mit kostengünstigen SDR-Empfängern, leistungsfähigen Tracking-Apps und einfachen Selbstbau-Antennen kann jeder Funkamateur und jede interessierte Person Signale aus dem Orbit empfangen. Dieser Artikel führt Schritt für Schritt durch die Welt des Satelliten-Trackings und -Empfangs – von der Theorie über die Software bis zur passenden Antenne.
Grundlagen: Wie funktioniert Satelliten-Tracking?
Um einen Satelliten zu empfangen, muss man wissen, wann er über den eigenen Standort fliegt. Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen (LEO, Low Earth Orbit) umkreisen die Erde in etwa 90 bis 100 Minuten auf einer Höhe von typischerweise 400 bis 1200 Kilometern. Dabei sind sie von einem bestimmten Standort aus nur für wenige Minuten sichtbar – ein sogenannter „Pass“ oder „Überflug“.
TLE-Daten und Kepler-Elemente
Die Grundlage jeder Bahnberechnung sind die sogenannten Two-Line Elements (TLE), auch als Kepler-Elemente bekannt. Diese standardisierten Datensätze beschreiben die Umlaufbahn eines Satelliten mit Parametern wie Inklination, Exzentrizität, Rektaszension des aufsteigenden Knotens, Argument der Periapsis, mittlere Anomalie und mittlere Bewegung. TLE-Daten werden von NORAD (North American Aerospace Defense Command) bereitgestellt und können über Websites wie CelesTrak oder Space-Track.org bezogen werden. Da sich Satellitenbahnen durch atmosphärische Reibung und Gravitationseffekte ständig ändern, müssen TLE-Daten regelmäßig aktualisiert werden – idealerweise alle ein bis drei Tage.
Passgeometrie: Elevation, AOS und LOS
Für die praktische Nutzung sind drei Begriffe zentral: AOS (Acquisition of Signal) bezeichnet den Zeitpunkt, an dem der Satellit über dem Horizont erscheint und empfangbar wird. LOS (Loss of Signal) markiert den Moment, an dem der Satellit wieder unter den Horizont sinkt. Die maximale Elevation gibt an, wie hoch der Satellit während des Passes über dem Horizont steht – gemessen in Grad von 0 (Horizont) bis 90 (Zenit, direkt über dem Beobachter). Pässe mit hoher maximaler Elevation (über 45 Grad) sind besonders günstig, da das Signal stärker ist und der Satellit länger sichtbar bleibt. Ein typischer guter Pass dauert 8 bis 15 Minuten.
Tracking-Software und Apps
Es gibt eine Vielzahl an Programmen und Apps, die das Tracking von Satelliten ermöglichen. Hier stellen wir die wichtigsten vor.
ISS Detector (Android/iOS)
ISS Detector ist eine der beliebtesten Apps für Einsteiger. Sie zeigt Überflugzeiten der Internationalen Raumstation (ISS) und vieler anderer Satelliten an. Die App warnt rechtzeitig vor einem Pass, zeigt die Flugbahn am Himmel als Augmented-Reality-Ansicht und liefert alle wichtigen Daten wie AOS-Richtung, maximale Elevation und LOS-Richtung. Mit der Amateurfunk-Erweiterung werden auch Amateurfunksatelliten angezeigt. Die App ist kostenlos nutzbar, optionale Erweiterungen sind verfügbar.
Heavens-Above (Web/Android)
Heavens-Above ist ein Klassiker unter den Tracking-Diensten und sowohl als Webseite als auch als Android-App verfügbar. Die Plattform bietet detaillierte Passvorhersagen für tausende Satelliten, inklusive visueller Sternkarten, die zeigen, wo am Himmel der Satellit zu sehen sein wird. Besonders nützlich sind die Informationen über Helligkeiten für die visuelle Beobachtung und die umfangreiche Datenbank, die auch kleinere Satelliten umfasst.
SatPC32 (Windows)
SatPC32 von DK1TB ist ein professionelles Tracking-Programm für Windows, das speziell für Funkamateure entwickelt wurde. Es kann Transceiver und Rotoren direkt ansteuern und die Doppler-Korrektur automatisch vornehmen. SatPC32 unterstützt praktisch alle gängigen Transceiver über CAT-Steuerung und Rotorsteuerungen über verschiedene Interfaces. Für Funkamateure, die aktiv über Satelliten arbeiten möchten, ist SatPC32 nahezu unverzichtbar. Das Programm wird als Freeware angeboten.
GPredict (Windows/Linux/macOS)
GPredict ist eine kostenlose Open-Source-Software für alle gängigen Betriebssysteme. Sie bietet eine übersichtliche grafische Oberfläche mit Weltkarte, Radarkarte und tabellarischer Passvorhersage. GPredict kann ebenfalls Transceiver und Rotoren steuern und die Doppler-Korrektur automatisch durchführen. Die Software aktualisiert TLE-Daten automatisch aus verschiedenen Quellen und ist besonders bei Linux-Nutzern beliebt. Durch die modulare Oberfläche lassen sich mehrere Ansichten gleichzeitig darstellen.
Look4Sat (Android)
Look4Sat ist eine moderne, quelloffene Android-App, die speziell für Funkamateure entwickelt wurde. Sie zeigt Überflugzeiten mit detaillierten Informationen wie Frequenzen und Betriebsarten an und kann TLE-Daten automatisch aktualisieren. Die App bietet eine übersichtliche Darstellung der Passes mit Polardiagramm und ist komplett kostenlos und werbefrei. Look4Sat nutzt die SatNOGS-Datenbank für Frequenzinformationen, was sie besonders praktisch für den Amateurfunksatellitenbetrieb macht.
Wettersatelliten empfangen: NOAA und Meteor
Der Empfang von Wettersatelliten ist einer der einfachsten und lohnendsten Einstiege in den Satellitenempfang. Mit minimalem Aufwand lassen sich beeindruckende Bilder der Erde empfangen.
NOAA-Wettersatelliten (APT auf 137 MHz)
Die NOAA-Satelliten (NOAA-15, NOAA-18, NOAA-19) senden im APT-Format (Automatic Picture Transmission) auf Frequenzen um 137 MHz. APT ist ein analoges Übertragungsverfahren, das seit den 1960er-Jahren verwendet wird und sich durch seine Einfachheit auszeichnet. Das Signal kann mit einem einfachen Empfänger und einer simplen Antenne aufgenommen werden.
- NOAA-15: 137,6200 MHz
- NOAA-18: 137,9125 MHz
- NOAA-19: 137,1000 MHz
Für den Empfang benötigt man lediglich einen Empfänger, der den Frequenzbereich um 137 MHz abdeckt (zum Beispiel einen RTL-SDR-Stick), eine geeignete Antenne und eine Software zur Dekodierung. Auf dem PC eignen sich Programme wie WXtoImg (Klassiker, nicht mehr aktiv entwickelt), SatDump oder noaa-apt. Auf Android kann die App „Satellite Tracker“ von Luigi Calisi das Signal direkt über die Kopfhörerbuchse aufnehmen und dekodieren. Die empfangenen Bilder zeigen Wolkenformationen, Küstenlinien und bei Infrarot-Kanälen auch Temperaturverteilungen – direkt aus dem Weltraum auf den eigenen Bildschirm.
Meteor M2-3 und M2-4 (LRPT auf 137 MHz)
Die russischen Meteor-Satelliten senden im LRPT-Format (Low Rate Picture Transmission), einem digitalen Verfahren, das eine höhere Bildqualität als das analoge APT liefert. Meteor M2-3 und M2-4 senden ebenfalls im 137-MHz-Band und können mit derselben Ausrüstung wie die NOAA-Satelliten empfangen werden. Allerdings ist die Dekodierung etwas anspruchsvoller, da ein digitales Signal verarbeitet werden muss.
Die Software SatDump hat sich als Standardwerkzeug für den Meteor-Empfang etabliert. Sie unterstützt sowohl die Echtzeit-Dekodierung als auch die nachträgliche Verarbeitung von aufgezeichneten IQ-Dateien. Die resultierenden Bilder sind merklich schärfer und detailreicher als APT-Bilder und können in verschiedenen Farbkompositen dargestellt werden. Meteor-Satelliten senden auch bei Nacht verwertbare Infrarotbilder.
Amateurfunksatelliten
Amateurfunksatelliten bieten die faszinierende Möglichkeit, über den Weltraum Funkverbindungen herzustellen. Für den reinen Empfang ist keine Lizenz erforderlich, für das Senden benötigt man eine gültige Amateurfunklizenz.
Beliebte Amateurfunksatelliten
- SO-50 (SaudiSat-1C): Einer der am längsten aktiven FM-Satelliten. Uplink auf 145,850 MHz (67 Hz CTCSS-Ton erforderlich), Downlink auf 436,795 MHz. SO-50 ist relativ leicht zu arbeiten und ein guter Einstiegssatellit für FM-Satellitenfunk.
- RS-44 (DOSAAF-85): Ein russischer Lineartransponder-Satellit mit Uplink im 70-cm-Band (435,610–435,680 MHz) und Downlink im 2-m-Band (145,935–145,995 MHz). RS-44 hat einen vergleichsweise starken Transponder und eignet sich gut für SSB- und CW-Betrieb.
- ISS (Internationale Raumstation): Die ISS verfügt über einen Crossband-Repeater (Uplink 145,990 MHz, Downlink 437,800 MHz) und sendet gelegentlich SSTV-Bilder auf 145,800 MHz. Der Repeater ist FM-basiert und ermöglicht Verbindungen mit Handfunkgeräten und einfachen Antennen, da die ISS ein sehr starkes Signal hat.
- AO-91 (RadFxSat/Fox-1B): Ein AMSAT-FM-Satellit mit Uplink auf 435,250 MHz (67 Hz CTCSS) und Downlink auf 145,960 MHz. AO-91 ist nur bei Sonneneinstrahlung aktiv und bietet ebenfalls eine gute Einstiegsmöglichkeit. Hinweis: Die Lebensdauer der Fox-Satelliten ist begrenzt – vor dem Betrieb prüfen, ob der Satellit noch aktiv ist.
Doppler-Korrektur
Ein wichtiges Thema beim Satellitenfunk ist der Doppler-Effekt. Durch die hohe Geschwindigkeit der Satelliten (etwa 7,5 km/s in LEO) verschiebt sich die empfangene Frequenz: Während der Satellit sich nähert, ist die Frequenz höher als die Nennfrequenz, während er sich entfernt, ist sie niedriger. Bei 70 cm kann die Doppler-Verschiebung bis zu plus/minus 10 kHz betragen, bei 2 m etwa plus/minus 3,5 kHz. Für FM-Satelliten ist dies meist noch tolerierbar, bei SSB- und CW-Betrieb muss die Frequenz jedoch ständig nachgeführt werden. Software wie SatPC32 oder GPredict kann dies automatisch übernehmen, wenn der Transceiver per CAT-Steuerung angebunden ist.
Antennen für den Satellitenempfang
Die Wahl der Antenne hängt vom Einsatzzweck ab. Für den reinen Empfang von Wettersatelliten genügen einfache Konstruktionen, für aktiven Satellitenfunk werden leistungsfähigere Antennen benötigt.
V-Dipol
Der V-Dipol ist die einfachste Antenne für den Satellitenempfang auf 137 MHz. Er besteht aus zwei Metallstäben oder Drähten, die in einem Winkel von etwa 120 Grad zueinander angeordnet sind. Die Gesamtlänge entspricht etwa einer halben Wellenlänge (ca. 1 Meter). Trotz seiner Einfachheit liefert ein V-Dipol erstaunlich gute Ergebnisse beim NOAA- und Meteor-Empfang. Der Bau dauert weniger als eine Stunde und die Kosten liegen bei wenigen Euro.
Turnstile-Antenne
Die Turnstile-Antenne (auch Kreuzdipolantenne) besteht aus zwei gekreuzten Dipolen, die um 90 Grad phasenverschoben gespeist werden. Dadurch entsteht eine zirkulare Polarisation, die für den Satellitenempfang ideal ist, da die Polarisation des Signals durch die Rotation und Tumbling-Bewegungen der Satelliten ständig wechselt. Eine Turnstile-Antenne für 137 MHz ist leicht selbst zu bauen und bietet gegenüber dem einfachen Dipol eine deutlich gleichmäßigere Empfangscharakteristik.
QFH-Antenne (Quadrifilar Helix)
Die QFH-Antenne gilt als Königin unter den Satellitenempfangsantennen für omnidirektionalen Empfang. Sie erzeugt eine nahezu perfekte zirkulare Polarisation mit einer halbkugelförmigen Richtcharakteristik, die den gesamten Himmel abdeckt. Der Bau ist etwas anspruchsvoller als bei einem Dipol, es gibt jedoch zahlreiche Bauanleitungen im Internet. Eine gut gebaute QFH für 137 MHz liefert hervorragende Ergebnisse beim Wettersatellitenempfang und benötigt keinen Rotor.
Yagi-Antenne
Für den aktiven Satellitenfunk und den Empfang schwächerer Signale sind Yagi-Antennen die erste Wahl. Sie bündeln das Signal in eine Richtung und bieten damit einen höheren Gewinn als omnidirektionale Antennen. Für den Satellitenfunk werden häufig Kreuzyagis verwendet, die zirkulare Polarisation erzeugen. Yagi-Antennen müssen dem Satelliten nachgeführt werden – entweder manuell per Hand oder automatisch mit einem Antennenrotor.
Arrow-Antenne
Die Arrow-Antenne (Arrow II Satellite Antenna) ist eine tragbare, handhaltbare Dualband-Yagi-Antenne, die speziell für den portablen Satellitenfunk entwickelt wurde. Sie kombiniert eine 3-Element-Yagi für 2 m und eine 7-Element-Yagi für 70 cm auf einem gemeinsamen Boom mit Handgriff. Die Arrow-Antenne hat sich als Standard für den portablen FM-Satellitenfunk etabliert und ermöglicht es, mit einem Handfunkgerät über Satelliten zu arbeiten. Manuelles Nachführen per Hand ist dabei problemlos möglich.
RTL-SDR: Der günstige Einstieg
Ein RTL-SDR-Stick (Software Defined Radio basierend auf dem RTL2832U-Chip) ist der kostengünstigste Einstieg in den Satellitenempfang. Für etwa 25 bis 35 Euro erhält man einen breitbandigen Empfänger, der den Frequenzbereich von etwa 24 MHz bis 1766 MHz abdeckt. Damit lassen sich praktisch alle Satellitensignale im VHF- und UHF-Bereich empfangen.
Empfehlenswert ist der RTL-SDR Blog V3 oder V4, der gegenüber den billigsten No-Name-Sticks bessere Empfangsleistung, ein stabileres Gehäuse und einen TCXO (Temperature Compensated Crystal Oscillator) für geringere Frequenzdrift bietet. Als Software eignen sich SDR# (Windows), SDR++ (plattformübergreifend) oder CubicSDR (plattformübergreifend) zum Empfang, während SatDump die Dekodierung der Satellitensignale übernimmt.
Praktische Tipps für den Einstieg
- Klein anfangen: Beginnt mit dem Empfang von NOAA-Wettersatelliten. Diese senden starke Signale und sind mit minimalem Equipment zu empfangen. Ein RTL-SDR-Stick und ein V-Dipol genügen für den Anfang.
- Standort wählen: Für den Satellitenempfang ist ein Standort mit möglichst freier Sicht zum Himmel ideal. Gebäude, Bäume und Hügel können den Empfang bei niedrigen Elevationswinkeln beeinträchtigen.
- TLE-Daten aktuell halten: Veraltete TLE-Daten führen zu ungenauen Passvorhersagen. Aktualisiert die Bahndaten mindestens wöchentlich, bei wichtigen Passes auch täglich.
- Aufnahmen machen: Zeichnet das Baseband-Signal (IQ-Daten) auf. So könnt ihr die Dekodierung später in Ruhe wiederholen und verschiedene Einstellungen ausprobieren, ohne auf den nächsten Pass warten zu müssen.
- Geduld mitbringen: Nicht jeder Pass ist gleich gut. Pässe mit niedriger Elevation liefern schwache Signale, und atmosphärische Bedingungen können den Empfang beeinträchtigen. Die besten Ergebnisse erzielen Pässe mit einer maximalen Elevation über 30 Grad.
- Community nutzen: Online-Foren, Reddit-Gruppen (r/amateursatellites, r/RTLSDR) und lokale Amateurfunk-Ortsgruppen sind hervorragende Quellen für Hilfe und Inspiration.
- SatNOGS erkunden: Das SatNOGS-Netzwerk ist ein weltweites Netzwerk von Satelliten-Bodenstationen. Auch ohne eigene Empfangsausrüstung kann man dort Daten von Satelliten einsehen – oder selbst eine Station zum Netzwerk beitragen.
Fazit
Satelliten-Tracking und -Empfang sind ein faszinierendes Feld, das den Amateurfunk um eine buchstäblich neue Dimension erweitert. Der Einstieg ist überraschend einfach und kostengünstig: Mit einem RTL-SDR-Stick für rund 30 Euro, einer selbstgebauten V-Dipol-Antenne und kostenloser Software kann man bereits die ersten Wettersatellitenbilder empfangen. Von dort aus kann man sich schrittweise vorarbeiten – zu besseren Antennen, zum aktiven Satellitenfunk mit eigener Lizenz oder sogar zum Aufbau einer automatisierten Bodenstation. Die Kombination aus Technik, Naturwissenschaft und der Magie, Signale aus dem Weltraum zu empfangen, macht den Satellitenempfang zu einem der spannendsten Bereiche im Amateurfunk.
73 – eure oeradio.at-Redaktion
Transparenzhinweis
Dieser Artikel wurde mit Unterstützung von KI (Claude, Anthropic) recherchiert und verfasst. Alle Inhalte wurden von der oeradio.at-Redaktion geprüft.
