Interview: Woher bekommt das Navi seine Daten?

Interview : Woher bekommt das Navi seine Daten?

Professor Dirk Abel hat mit Raumfahrt eigentlich wirklich nichts am Hut. Auch er kennt Raketenstarts nur aus dem Fernsehen. Und doch ist der Leiter des Instituts für Regelungstechnik (irt) der RWTH Aachen ganz nah dran am europäischen Navigationssystem „Galileo“, das 2020 für alle nutzbar sein soll. Wie wichtig Satelliten im All für uns sind, erzählt er Rauke Xenia Bornefeld.

Wissen Sie, wie viele Satelliten die Erde umkreisen?

Dirk Abel: Das werden einige Tausend sein. Jedes Navigationssystem braucht ungefähr 30 Satelliten. Und es gibt ja längst nicht mehr nur das amerikanische System GPS. Die Chinesen haben ein eigenes, es gibt ein russisches, ein indisches und die Europäer arbeiten mit Galileo ja auch an einem eigenen System. Und das sind nur die Navigationssatelliten.

Wofür werden Satelliten denn noch genutzt?

Abel: Wir nutzen sie tatsächlich tagtäglich – zum Beispiel fürs Fernsehen gucken. Die Fernsehsatelliten schweben in einer Umlaufbahn in ungefähr 36 000 Kilometern Höhe. Und zwar geostationär, also von der Erde aus gesehen immer an der gleichen Stelle. Sonst müssten wir ständig unsere Satellitenschüssel drehen. Dann gibt es viele Erdbeobachtungssatelliten, die wir für die Wettervorhersage brauchen. Gerade werden ganz neue Systeme ins All gebracht, die in der Lage sind, Strömungen noch genauer, ähnlich wie in einem Windkanal, zu messen. Das wird die Vorhersage weiter verbessern. Und wir haben natürlich Telekommunikationssatelliten, zu denen auch die Fernsehsatelliten gehören.

Welche Rolle spielen Wissenschaftler bei der Entwicklung des europäischen Navigationssystems „Galileo“?

Abel: Das ist ein breites Spektrum von Disziplinen, die da eine Rolle spielen. Die Regelungstechnik, das was in meinem Institut erforscht wird, sorgt zum Beispiel dafür, dass die Satelliten an dem Ort sind, an dem sie sein sollen. Das ist allerdings etwas, das nicht mehr in der Erforschung ist. Das muss funktionieren. In der Forschung geht es heute vor allem um die Nutzung von Galileo: Die genaue Ortung vor allem von bewegten Objekten ist eine Schlüsselkomponente in der Entwicklung des autonomen Fahrens von Autos, Zügen und Schiffen. Wenn ich Fahrzeuge befähigen will, selbstständig auszuweichen, reicht keine Ortung mit einer Toleranz von 30 Metern, wie es GPS bietet. Da muss es sehr viel genauer sein.

Galileo ist noch gar nicht in Betrieb. Wie können Sie da schon die Nutzung erforschen?

Abel: Wir haben zwei Testgebiete: Das weltweit einmalige Testgebiet für Schienenfahrzeuge in Wegberg-Wildenrath und das ATC in Aldenhoven für Automobile, in dem gerade ein weiterer Kreuzungsbereich eröffnet wurde, mit dem eine innerstädtische Umgebung nachgebildet wird. Dort haben wir die „Galileo“-Technik auf 60 bis 80 Meter hohen Masten, sogenannte Pseudoliten, montiert. Wir nutzen also die Technik, die bis 2020 einsatzfähig für alle sein wird, schon jetzt. Und im Zusammenhang mit dem autonomen Fahren wirft sie wirklich sehr viele Fragen auf. Es ist zum Beispiel ein Unterschied, ob „Galileo“ einen Fußgänger erfassen soll oder einen ICE, der mit 300 Stundenkilometern aus dem Tunnel kommt.

Wie funktionieren denn Navis? Lässt sich das einfach erklären?

Abel: Viele denken ja, dass die Satelliten die schlauen Komponenten des Navigationssystems sind. Aber das ist beileibe nicht so. Die sind eigentlich ganz dumm. Die schlaue Komponente steckt in unseren Handys oder anderen Navigationssystemen. Das einzige, was die Satelliten liefern, ist eine Information über Entfernung. In der Ebene brauche ich zwei, im Raum drei Satelliten, die ein Signal funken, aus dem der Empfänger, das Navi, aus der Laufzeitmessung und dem Wissen der Umlaufbahn des Satelliten die Entfernung errechnen kann. Aus dem Schnittpunkt der Kreisbahnen ergibt sich der Standort, der mit der gespeicherten Karte abgeglichen wird. Für eine hohe Genauigkeit brauche ich sehr genaue Uhren, denn hier geht es um Nanosekunden. Diese Uhren sind Teil des Satelliten. In der Praxis brauche ich immer mindestens sechs oder sieben Satelliten für eine zuverlässige Berechnung. Denn sie dürfen zum Beispiel nicht hintereinander liegen. So ist auch zu verstehen, dass wir etwa 30 Satelliten für ein System brauchen, die die Welt umspannen, damit wir immer sechs oder sieben sehen.

Was ist an einem Navi besser als an der guten alten Karte?

Abel: Im Unterschied zur Karte weiß das Navigationssystem, wo ich mich auf der Karte befinde. Und es kann mir verschiedene Wege aufzeigen. Wenn also irgendwo eine Straße gesperrt ist, findet das Navi einen anderen Weg. Aus der technischen Sicht ist das die weniger anspruchsvolle Aufgabe, gemessen an den Herausforderungen des autonomen Fahrens. Wenn Technik in das Verkehrsgeschehen eingreift, zum Beispiel bei einem effektiveren Kreuzungsmanagement, das einen höheren Durchsatz an Verkehrsteilnehmern ermöglicht, muss das Navi sehr genau sein. Es bietet aber diese Möglichkeit. „Galileo“ wird einen Meter Genauigkeit schaffen.

2003 einigten sich die Europäischen Mitgliedsstaaten auf die Einrichtung von „Galileo“. 2020 soll es an den Start gehen. Musste das so lange dauern?

Abel: Die Bereitstellung der Technik im All und am Boden braucht auch ohne Rückschläge sicherlich zehn Jahre. Ohne Probleme ist so ein Projekt aber wohl nicht denkbar. Es gab sie mit der Ariane-Rakete, so dass für einige Satellitentransporte auf die russischen Sojus-Raketen zurückgegriffen werden musste. Die sind aber für das Klima in Kasachstan, nicht für tropische Äquatorverhältnisse in Französisch Guyana gebaut. Das war eine tolle Ingenieurleistung der Russen – überspitzt gesagt haben sie einen Kühlschrank für die Rakete gebaut, der kurz vor dem Start weggezogen wurde. Selbst die zwei „Galileo“-Satelliten, die wegen eingefrorener Treibstoff­leitungen nicht gleich die richtige Umlaufbahn erreicht und damit Aufsehen in der deutschen Boulevardpresse erzeugt haben, bedeuteten keinen wesentlichen Rückschlag.

Die Umlaufbahnen konnten korrigiert werden und die Satelliten arbeiten heute zuverlässig. Die wesentliche Verzögerung kam durch den anfänglichen Streit über die Finanzierung. Die EU-Kommission entzog dem privaten Betreiberkonsortium 2007 den Auftrag. Dann musste geregelt werden, wer zu welchen Teilen die Kosten übernimmt. Es ist nicht immer einfach, alle Europäer unter einen Hut zu bekommen. Das geht in China natürlich schneller. „Galileo“ ist außerdem ein zivil genutztes System mit militärischem Dienst, während das amerikanische GPS, das russische GLONASS und das chinesische Beidou-System unter militärischer Kontrolle stehen.