ABZ Satellitenfunk Seite 13 II. COSPAS-SARSAT COSPAS: Space System for Search of Distress Vessels SARSAT: Search and Rescue Satellite-Aided Tracking 1. Geschichte Das SARSAT-System wurde ins Leben gerufen durch die Beteiligung der drei Staaten USA, Kanada und Frankreich. In den USA leitete das Projekt die NASA. Nachdem es funktionsfähig war, wurde es der NOAA angegliedert, wo es heute noch integriert ist. Ein ähnliches System, COSPAS, wurde gleichzeitig durch die damalige Sowjetunion entwickelt. Die vier Nationen schlossen sich 1979 zusammen, um COSPAS-SARSAT zu formen. 1982 wurde der erste Satellit gestartet und 1984 wurde das Gesamtsystem als operabel erklärt. Von den vier Gründerstaaten ist die Zahl der beteiligten Nationen auf heute 25 angewachsen, die insgesamt 44 sogenannte Local User Terminals (LUT) und 22 Mission Control Centres (MCC) betreiben. 2. Allgemeines Es handelt sich um ein satellitenunterstütztes System, das ausschließlich für die globale Suche und Rettung wirksam ist. Es ortet und empfängt Notsignale von Notfunkbaken (EPIRB, PLB, ELT) auf den Frequenzen 121.5 MHz (640.000 Baken Dez. 99) oder 406 MHz (220.000 Baken Dez. 99). Bestimmte Funkbaken senden auf 243 MHz. Diese Signale werden nur von SARSAT Satelliten weitergeleitet. Aber hier sind nicht alle Erdfunkstellen des COSPAS- SARSAT-Systems, die Local User Terminals (LUT), mit einem 243 MHz-Empfänger ausgestattet. Das ausgesprochene Ziel nach der Festellung eines Notfalls auf See, zu Land oder in der Luft ist es, weltweit die verantwortlichen Rettungsorganisationen mit den Notfalldaten zu versorgen. Entsprechend SOLAS 74/88 sind Schiffe, die die Seegebiete A1-A4 befahren, sowohl mit einer INMARSAT-E EPIRB als auch mit einer float-free EPIRB für COSPAS- SARSAT, die auf der 406 MHz sendet, auszurüsten. Der Vorteil des 406 MHz-Systems ist die erreichte weltweite Abdeckung durch eine bestimmte Anzahl polarumlaufender Satelliten in einer erdnahen Umlaufbahn (Low Earth Orbit Satellites/LEOSAR) und geostationär positionierter Satelliten (Geostationary Earth Orbit Satellites/GEOSAR), die als Wiederholer auf der 406 MHz arbeiten. Für die LEOSARs sind global 37 LUTs eingerichtet und für die GEOSARs 7 LUTs.
ABZ Satellitenfunk Seite 14 Von Sept. 1982 bis Dez.. 1999 sind weltweit mit Unterstützung dieses Systems in 3361 Fällen 11.227 Personen gerettet worden: 1999 Flugzeugnotfälle: 85 Personen in 60 SAR-Fällen Schiffsnotfälle: 1008 Personen in 216 SAR-Fällen Landgebundene Notfälle: 134 Personen in 64 SAR-Fällen 3. Funktionsweise des Systems COSPAS / SARSAT SAT. LUT MCC RCC EPIRB ELT P L B SAR Es wird gegenwärtig zwischen drei Arten von Notfunkbaken im COSPAS-SARSAT-System unterschieden: - Emergency Locator Transmitters (ELT) für Flugzeuge - EPIRBs für Schiffe und - Personal Locator Beacons (PLB) landgestützt. Die gesendeten Notsignale der Baken werden durch die Satelliten mittels integriertem Empfänger erkannt, durch Prozessoren aufbereitet und zu erdgebundenen Empfangsstationen (LUT) weitergeleitet. Die LUTs trennen die Informationen, die für die Ortsbestimmung der Funkboje nötig sind. Diese Daten werden an die nachgeordneten Mission Control Centres (MCC) gereicht, wo die
ABZ Satellitenfunk Seite 15 Daten ausgewertet und danach entweder an eigene nationale Rescue Coordination Centres (RCC), an MCCs anderer Länder oder direkt an verantwortliche SAR-Organisationen weitergeleitet werden. Das MCC in Moskau ist verantwortlich für die Koordination aller COSPAS Aktivitäten und dient als Schnittstelle zum SARSAT-System. Das USMCC, Maryland, in den Vereinigten Staaten ist verantwortlich für die Koordination der Aktivitäten der SARSAT-Satelliten und dient widerum als Schnittstelle zwischen SARSAT und dem COSPAS-MCC in Moskau. 3.1. Ortung der Signale Bei den LEOSARs wird der Doppler-Effekt bei der Ortung der Funkbaken genutzt. Das bedeutet, daß die relative Bewegung des Satelliten unter Berücksichtigung der Erdrotation in Beziehung zur sendenden Funkbake gesetzt wird. Die Positionsbestimmung nach der Dopplermethode erfordert zwei Positionen der Funkbake: Die rechtweisende Position der Bake und das Spiegelbild der Position im relativen Verhältnis zum Satellitengrundkurs über der Erde. Die Ungenauigkeit wird annähernd ausgeglichen durch Einberechnung der Erdrotation. 4. Satelliten-Funkbojen 121.5 MHz EPIRB EPIRBs, die auf dieser Frequenz arbeiten, sind weitverbreitet. Sie werden gemäß jeweiliger nationaler Bestimmungen an Bord von kleineren Flugzeugen und Schiffen verwendet. Die EPIRB-Signale auf dieser Frequenz werden auch als Ortungszeichen zur Zielfahrt von SAR- Einheiten und im Überflug durch aufnehmende Flugzeuge genutzt. Daher arbeiten viele EPIRBs sowohl auf der 121.5 MHz und 406 MHz. 406 MHz EPIRB (IMO approved) Die EPIRB wurde als Verbesserung des 121.5 MHz-Systems entwickelt. Die neue Generation dieser EPIRBs ist speziell für die Erkennung durch Satelliten und für die Positionsbestimmung nach der Dopplermethode konstruiert worden. Dieses bedeutet: - eine verbesserte Positionsbestimmung der Funkboje - eine gesteigerte Kapazität, die im Ausleuchtungsbereich eines Satelliten eine Aufbereitung von mehreren Notsignalen gleichzeitig gewährleistet (90 aktivierte Funkbojen gleichzeitig) - eine globale Abdeckung - Identifizierung mittels eines Codes der in Not geratenen Einheit - Übermittlung weiterer Notfallinformationen Die 406 MHz Satelliten EPIRBs senden alle 50 Sekunden mit 5 Watt sogenannte Burstsignale mit einer Dauer von 0,5 Sekunden.
ABZ Satellitenfunk Seite 16 Ein mittlerweile wichtiges Ausstattungsmerkmal der 406 MHz EPIRB ist die digitale Übertragung, so daß nun auch Informationen wie Nationalität, Identifikationskode des Fahrzeugs oder Flugzeugs, die Art des Unfalls und die Schiffsposition, wenn eine Aufdatierung von Navigationsdaten durch angebundene Navigationssysteme (terrestrisch, Satellit) gegeben ist, über eine Schnittstelle zur EPIRB eingebracht werden. Die meisten EPIRBs dieses Systems sind, wie empfohlen, Zweifrequenz-Notfunkbojen (121,5 MHz und 406 MHz), obwohl eine Einbindung der 121,5 MHz nicht zwingend erforderlich ist. EPIRB-Signale auf dieser Frequenz werden als Ortungszeichen zur Zielfahrt von SAR- Einheiten und im Überflug durch aufnehmende Flugzeuge genutzt. Der wesentliche Vorteil liegt hier in der größeren Reichweite (30-50 NM durch Schiffe, bis zu 300 NM durch Flugzeuge) im Vergleich zum Radartransponder SART (ca. 5 NM bei Erfassung). In Abhängigkeit von der Art der Notfunkbake (EPIRB, ELB, PLT) erfolgt die Aktivierung manuell oder automatisch (float free). 5. Space Segment Um die Positionsbestimmung nach der Dopplermethode zu optimieren ist für die erdumrundenden Satelliten (LEOSAR) eine über der Erde niedrige, polarumlaufende Bahn gewählt worden. Der Abstand der COSPAS Satelliten zur Erde beträgt ungefähr 1000 Km während die SARSAT Satelliten in einer Höhe von 850 Km die Erde umrunden. Das System sieht als Minimum vier aktive erdumlaufende Satelliten vor, zwei bereitgestellte COSPAS und zwei SARSAT Satelliten. Für eine Erdumrundung werden ca. 90-100 Minuten benötigt.
ABZ Satellitenfunk Seite 17 Hinzu kommen drei geostationär positionierte Satelliten (s. Bild unten) in einer Höhe von 36000 Km über dem Äquator, deren Abdeckungsbereich erdumfassend bis 70 Grad nördlicher Breite und 70 Grad südlicher Breite reicht. Schaubild der geostationären Satelliten LEOSAR (Stand Jan. 2001) GEOSAR (Stand Jan. 2001) Satelliten Im Weltall positioniert Satelliten Im Weltall positioniert COSPAS-6 März 1991 GOES - EAST April 1994 COSPAS-8 Dezember 1998 GOES - West April 1997 COSPAS-9 Juni 2000 INSAT - 2B 1992 SARSAT-3 September 1986 SARSAT-4 September 1988 SARSAT-6 Dezember 1994 SARSAT-7 Mai 1998 SARSAT-8 September 2000
ABZ Satellitenfunk Seite 18 Mittlerweile unterscheidet man abhängig von der Instrumentenausstattung der Satelliten zwischen folgenden Übertragungsarten: - Echtzeitübermittlung an das LUT mittels eines 121,5 MHz-Wiederholers an Bord des Satelliten. - Echtzeitübermittlung an das LUT der durch einen Prozessor aufbereiteten digitalen Daten 406 MHz. - Zeitversetzte Übermittlung an das LUT von den an Bord des Satelliten gespeicherten Daten 406 MHz (dadurch weltweite Abdeckung ohne Verlust von Daten). 6. Vergleichende Daten Eigenschaften 121,5 MHz 406 MHz Kapazität 10 Signale gleichzeitig 90 Signale gleichzeitig Peilgenauigkeit der Position 17-20 Km Radius 90 % innerhalb 5 Km Radius Reichweite terrestrisch 30-40 NM bis zu 100 NM Signal analog (continuous) digital (Burst) Alarmierung nach ca. 2 Stunden sofort Bakenkennung keine individuell Peilverfahren Doppler (u. U. 2 Überflüge) Doppler u. Navigationsdaten