Die Himmelsleiter
Über uns liegen mehrere „Stockwerke". In welchem ein Satellit wohnt, entscheidet über fast alles: wie schnell er antwortet, wie viel er sieht, wie viel Strahlung er abbekommt und wie lange er oben bleibt. Fangen wir ganz vorn an.
Warum fällt ein Satellit nicht herunter?
Die überraschende Antwort: Er fällt die ganze Zeit. Er fällt nur so schnell zur Seite, dass die Erde unter ihm im selben Tempo wegkrümmt. Er verfehlt den Boden immer wieder — für immer. Das nennt man eine Umlaufbahn.
Werfen Sie einen Stein — er fällt nach ein paar Metern zu Boden. Werfen Sie ihn stärker — er fliegt weiter. Jetzt „werfen" Sie ihn mit rund 28.000 km/h: So schnell, dass der Boden unter ihm genauso schnell wegfällt, wie er selbst fällt. Der Stein trifft nie auf — er umkreist die Erde. Genau das tut jeder Satellit.
Für Profis — Geschwindigkeit, Umlaufzeit, warum „höher = langsamer"
Auf einer tiefen Bahn (~400 km) braucht man rund 7,8 km/s (~28.000 km/h) Bahngeschwindigkeit; ein Umlauf dauert etwa 90 Minuten. Je höher die Bahn, desto langsamer muss man fliegen, um im Gleichgewicht zu bleiben (die Schwerkraft ist schwächer) — und desto länger dauert ein Umlauf. In exakt 35.786 km Höhe dauert ein Umlauf genau 24 Stunden: Der Satellit „hängt" dann scheinbar still über einem Punkt (siehe unten). Das ist kein Zufall, sondern reine Himmelsmechanik (Keplers drittes Gesetz).
Die Stockwerke — ein Blick auf die Leiter
Fahren wir mit dem Fahrstuhl nach oben. Tippen Sie in der Grafik auf eine Bahn, um zu sehen, wer dort wohnt und warum. Der Höhen-Maßstab ist gestaucht — sonst wäre GEO 90-mal weiter oben als Starlink.
Die Himmelsleiter — wer fliegt in welcher Höhe
Höhe über der Erdoberfläche (gestauchter Maßstab). Tippen für Details.
Tippen Sie auf eine Bahn in der Grafik
…dann erscheint hier, wer dort fliegt und warum genau diese Höhe.
Ganz unten (LEO): Starlink und warum es tief fliegt
Die tiefste bewohnte Etage heißt LEO (Low Earth Orbit, „niedrige Erdumlaufbahn"), grob 160 bis 2.000 km hoch. Hier fliegen die Raumstation, Erdbeobachter — und die riesigen Internet-Konstellationen wie Starlink (rund 550 km).
Warum so tief? Wegen der Verzögerung. Ein Funksignal ist zwar lichtschnell, aber der Weg zählt: Von ganz oben (GEO) und zurück sind es rund 72.000 km — das kostet spürbar Zeit, jedes Telefonat hakt. Von Starlink-Höhe ist der Weg winzig, das Internet fühlt sich „sofort" an. Der Preis: Jeder tiefe Satellit sieht immer nur ein kleines Stück Erde — deshalb braucht man tausende davon, damit lückenlos immer einer über einem steht.
Aus dem Nebenzimmer zu rufen (Starlink) geht ohne Verzögerung. Über eine Bergkette zu rufen und auf das Echo zu warten (Fernsehsatellit), dauert merklich. Für ein Videospiel oder Videotelefonat will man das Nebenzimmer.
Für Profis — Latenz-Zahlen & der Preis der tiefen Bahn
Round-Trip über GEO: ≥ ~240 ms allein durch die Lichtlaufzeit (2 × 35.786 km hin und zurück) — merklich in Echtzeit-Anwendungen. LEO auf ~550 km: nur wenige Millisekunden Luftweg, konkurrenzfähig mit erdgebundenem Glasfaser-Ping. Der Preis: (1) winziger Sichtkegel → riesige Konstellationen nötig; (2) Restatmosphäre bremst — tiefe Satelliten müssen regelmäßig „nachbeschleunigen" oder sinken binnen Jahren ab (das ist zugleich die gute Nachricht bei Weltraumschrott, siehe Kapitel 3); (3) sie rasen relativ zum Boden — die Bodenantenne oder der Laser muss ständig „nachschwenken".
Die mittlere Etage (MEO): das Navi im Auto
Zwischen den Stockwerken liegt MEO (mittlere Bahn). Ihr berühmtester Bewohner: die Navigationssatelliten — GPS (USA), Galileo (Europa) — auf rund 20.200 km. Von dort überblickt jeder Satellit die halbe Erde, und mit einer Handvoll davon kann Ihr Handy überall auf der Welt seinen Standort bestimmen. Man muss allerdings mitten durch den inneren Strahlungsgürtel — diese Satelliten sind besonders „gepanzert".
Ganz oben (GEO): der Fernsehsatellit, der stillsteht
In genau 35.786 km Höhe passiert etwas Magisches: Der Satellit braucht für einen Umlauf exakt 24 Stunden — genauso lang, wie sich die Erde einmal dreht. Von unten betrachtet steht er scheinbar völlig still am Himmel. Das ist die geostationäre Bahn (GEO).
Deshalb sitzen dort die Fernseh-, Wetter- und viele Kommunikationssatelliten: Ihre Satellitenschüssel auf dem Dach kann fest auf einen Punkt am Himmel zeigen und muss nie nachgeführt werden — der Satellit „zieht" ja nicht vorbei. Ein einziger deckt fast einen halben Kontinent ab. Der Nachteil ist die schon erwähnte Verzögerung — für Fernsehen egal, fürs Zocken tödlich.
Auf einem Karussell dreht sich ein Pferd am Rand genauso schnell mit wie Sie in der Mitte — es bleibt Ihnen gegenüber „stehen". Der geostationäre Satellit dreht sich exakt im Takt der Erde mit und bleibt uns gegenüber stehen. Deshalb muss die Schüssel nie nachzielen.
Rundherum, stillstehend — oder ewig auf der Sonnenseite?
Nicht nur die Höhe unterscheidet die Satelliten, sondern auch, wie sie kreisen. Es gibt drei wichtige Muster:
Rund um die Erde
Die meisten tiefen Satelliten sausen komplett um den Globus — und tauchen bei jedem Umlauf für ~35 Minuten in den Erdschatten. Dann liefern die Solarpanels nichts; sie müssen aus dem Akku leben.
Geostationär (stillstehend)
Hängt fest über einem Punkt am Äquator. Der Fernsehsatellit. Auch er wandert kurz durch den Schatten — aber nur nachts und nur um die Tagundnachtgleiche.
Immer auf der Sonnenseite
Ein Spezialweg (Dawn-Dusk-Bahn) führt genau entlang der Grenze zwischen Tag und Nacht. So ein Satellit fliegt in einer Art ewigem Sonnenuntergang — die Sonne scheint ununterbrochen auf seine Panels.
Dieser dritte Typ ist für die kommenden Rechen-Satelliten entscheidend — und der Grund, warum in Moonshots #268 die Höhe von 1.200 km fällt. Warum will man um jeden Preis auf der Sonnenseite bleiben?
- Strom: Im Schatten erzeugen Solarpanels nichts. Ein Rechenzentrum, das ständig ein paar Minuten „in die Nacht" fällt, bräuchte gewaltige, schwere Akkus als Puffer — teuer und tonnenschwer.
- Temperatur: Der Wechsel zwischen praller Sonne (heiß) und Schatten (eisig) lässt das Material ständig ausdehnen und zusammenziehen — dieser Temperatur-Stress ermüdet Elektronik und Mechanik. Ewiges Zwielicht heißt: gleichmäßig kühl und stabil.
Stünden Sie auf einem Globus genau auf der Linie zwischen Tag- und Nachtseite und liefen immer mit ihr mit, hätten Sie einen Sonnenuntergang, der nie endet. Genau dort fliegt der Dawn-Dusk-Satellit: nie ganz im Dunkeln, nie in der prallen Mittagssonne.
Für Profis — sonnensynchron, Dawn-Dusk und die 1.200-km-Grenze
Eine sonnensynchrone Bahn (SSO) ist leicht polar geneigt und nutzt die Erdabplattung, um langsam mitzuwandern, sodass der Satellit jede Stelle stets zur gleichen Ortszeit überfliegt (ideal für Erdbeobachtung mit konstantem Schattenwurf). Der Sonderfall Dawn-Dusk-SSO legt die Bahnebene auf die Tag-Nacht-Grenze → nahezu permanentes Sonnenlicht.
Aber: Auf niedriger SSO steht die Bahn nicht das ganze Jahr perfekt zur Sonne — im Jahreslauf kippt der Winkel, und der Satellit rutscht zeitweise doch in den Schatten. Laut Philip Johnston (Moonshots #268) hat man bei 600 km deshalb pro Jahr rund einen Monat mit einem ~10-%-Verdunkelungsfenster. Erst ab ~1.200 km verschwindet dieser Schatten ganzjährig — die niedrigste Höhe für ununterbrochene Sonne. Genau deshalb peilen Orbit-Rechenzentren diese Höhe an, obwohl dort mehr Strahlung und länger verweilender Schrott lauern (siehe Kapitel 2 und 3).
🧭 Der rote Faden
Merken Sie sich diese eine Leiter — sie erklärt den ganzen Rest des Atlas. Wie hoch ein Satellit fliegt, bestimmt zugleich seine Strahlungsdosis (Kapitel 2), wie lange sein Schrott oben bleibt (Kapitel 3), wie verwundbar er ist (Kapitel 4) und ob dort oben ein Rechenzentrum Sinn ergibt (Kapitel 7).