Die Bahnhöhe legt keine allgemeine maximale Kommunikationsreichweite fest. Ein geostationärer Satellit befindet sich etwa 35.786 km über dem Äquator; die schräge Strecke zur Bodenstation ist meist länger. Empfang hängt vom Linkbudget ab, Verzögerung vom vollständigen Signalweg.
Höhe, Bahnradius und Schrägentfernung
Die Höhe zählt ab der Erdoberfläche, der Bahnradius ab dem Erdmittelpunkt. Für GEO beträgt der Radius ungefähr 42.164 km. Die Funkstrecke verbindet Station und Satellit und hängt vom Stationsort ab.
Im Kugelmodell ist r = √[(R+h)² + R² − 2R(R+h)cos ψ]. R bezeichnet den Erdradius, h die Höhe und ψ den geozentrischen Winkel zwischen Station und Subsatellitenpunkt. Bei ψ = 0 ist r = h.
Horizont und Mindest-Elevation begrenzen die Sichtgeometrie. Mehr Sendeleistung macht einen Satelliten hinter der Erde nicht sichtbar.
Warum GEO scheinbar feststeht
Die geostationäre Bahn ist kreisförmig, äquatorial und wird in Erdrotationsrichtung mit der Periode eines siderischen Tages durchlaufen, etwa 23 Stunden 56 Minuten. Der Satellit bewegt sich dabei mit ungefähr 3,07 km/s.
Geosynchron bedeutet dieselbe Umlaufperiode. Bei Bahnneigung oder Exzentrizität bleibt der Satellit jedoch nicht über demselben Bodenpunkt. Das beeinflusst die Antennennachführung.
Andere Bahnbereiche
| Bereich | Höhenorientierung | Eigenschaft |
|---|---|---|
| LEO | Üblicherweise unter 2000 km. | Schnell wechselnde Überflüge. |
| MEO | In üblicher Einteilung zwischen LEO und GEO. | Bahnabhängige Geometrie. |
| GEO | Etwa 35.786 km. | Nahezu feste Blickrichtung. |
500–1200 km beschreibt einige Konstellationen, nicht alle niedrigen Bahnen. Kontinuierlicher Dienst kann mehrere Raumfahrzeuge und Übergaben benötigen. Die Zahl aktiver Satelliten folgt aus aktuellen Betriebsdaten, nicht allein aus der Bahnhöhe.
Laufzeit des Signals
Für einen Abschnitt gilt t = r/c. Der senkrechte Weg Boden–GEO dauert etwa 119 ms. Zwei solche Abschnitte Boden–Satellit–Boden ergeben rund 239 ms reine Ausbreitung; Hin- und Rückweg mit vier Abschnitten rund 477 ms.
Das sind idealisierte geometrische Untergrenzen. Schräge Wege, Verarbeitung, Kanalzugriff und Bodennetz kommen hinzu. 270 ms kann zu einem bestimmten Gesamtweg passen, ist aber nicht die allgemeine Laufzeit eines einzelnen Abschnitts von 36.000 km.
Bei 600 km Höhe direkt über der Station beträgt ein Abschnitt ungefähr 2,0 ms. Daraus folgt kein Ping von 2 ms für den kompletten Internetdienst.
Leistung, Antennen und Empfänger
Im freien Raum gilt LFS = 20 log10(4πr/λ). Bei gleicher Frequenz und gleichen Antennengewinnen erhöht doppelte Entfernung diesen Verlustterm um etwa 6 dB.
Das vollständige Budget enthält Polarisation, Leitungsverluste, Atmosphäre, Rauschen und Reserve. Ka allein garantiert weder größere Reichweite noch höhere Datenrate. Bei fester physischer Apertur verändert sich auch der Gewinn: Vergleichsbedingungen müssen ausdrücklich feststehen.
Ein erforderliches SNR von 5 dB ist ebenfalls kein universeller Wert für alle Modulationen und Empfänger. Definieren Sie Qualitätsziel und Messbandbreite.
GEO ist keine Grenze der Raumfahrtkommunikation
Missionen jenseits erdnaher Bahnen benötigen auf ihre Strecke ausgelegte Antennen, Datenraten und Bodenstationen. Aus Leistung oder Satellitenname ergibt sich keine universelle Maximalentfernung.
Für ein Projekt brauchen Sie Bahn, ungünstigste Betriebsentfernung, Sichtbarkeit, beide Endgeräte und Dienstanforderung. Quellen: ESA zu Umlaufbahnen und Friis-Gleichung.
