Transit 5B-5 der wahrscheinlich älteste aktive Satellit

Flug- oder Missionszeit vom Transit 5B-5:

• Die Aufgaben des Transit-Satellitennavigationssystems
• Zur Geschichte der Transit-Satelliten aus dem Lexikon
• Übersicht der Objekte vom Start 64-083
• Frequenzen von Transit-Satelliten
• FFT-Analysen und Mitschnitte von Transit 5B-5
• Übersicht der Prototypen von Transit-Satelliten für die Erprobung
• Übersicht der genutzten Satelliten für das Transit-Satellitennavigationssystem
• Zusammenfassende Erläuterung zum Transit 5B-5

Als ich mich noch nicht all zu sehr mit dem empfangen von Satelliten beschäftigt habe, viel mir in der Zeitschrift "Radio-Scanner" der Ausgabe 4/96 ein Artikel auf, in dem es um die "Einführung in den Satelliten-Empfang mit Scannern" ging. Anbei gab es auch eine kleine Frequenztabelle wo die aktiven Frequenzen von ein paar Wettersatelliten, Navigationssatelliten, der Raumstation MIR und auch vom Transit 5B-5 aufgelistet waren. Von der Modulation her war der Transit 5B-5 in der Tabelle mit NFM (schmales FM) ausgeschieben worden. Nun da ich 1996 noch keinen Computer hatte, um mir die Überflüge über meinen Standort mit einem Bahngerechnungsprogramm berechnen zu können, habe ich mir die Frequenz 136,650 MHz in meinen Scanner gespeichert und gelegentlich hin und wieder über die Frequenz gedreht und reingehört. Über die Jahre weg hörte ich so den Transit 5B-5 regelmäßig einige Male wie er einen unmodulierten Träger aussendete.
Am Anfang des Jahres 2002 hatte ich wieder einmal Lust auf die Frequenz vom Transit 5B-5 reinzuhören, ob er noch aktiv ist oder nicht. Da ich mich nun über die Jahre mit dem Thema Satelliten-Empfang weiter auseinander gesetzt hatte, habe ich auch von manchen Satelliten gelernt, daß so einige das sogenannte Multiplexverfahren zum aussenden ihrer Übertragungen gerne anwenden. Eine Multiplex-Aussendung besteht aus einen frequenzmodulierten Sender, auf dessen Trägerwelle man mehrere schmalbandige Telemetriekanäle (Hilfsträger) aufmoduliert werden können.
Nun der Überflug kam wie versprochen vom Transit 5B-5 und ich schaltete von NFM auf SSB um und drehte wenige Kiloherz von der eigentlichen Sendefrequenz 136,650 MHz in 1 kHz Schritten höher. Ich traute meinen Ohren nicht als ich auf 6 kHz und 10 kHz von der Sendefrequenz leise aber recht muntere Telemetrie-Signale hörte. Nun ich dachte es kann ja wohl nicht sein, daß über die vielen Jahre keiner auf die Idee gekommen war, mal nach Multiplex-Aussendungen zu suchen, den der Transit 5B-5 ist eigentlich in vielen Internetseiten und Fachzeitschriften kein unbekannter Satellit.
Da ich jetzt im Prinzip Blut geleckt hatte, mußte ich mehr über diesen Satelliten wissen. Im Internet und in so einigen Büchern die zum Teil älter als ich sind, gibt es manche wissenswerte Information über die Transit-Satelliten.

Die Aufgaben des Transit-Satellitennavigationssystems

Um die Umlaufbahn eines künstlichen Satelliten zu bestimmen, bedienten man sich des Doppler-Effekts. Die Sendefrequenz des Satelliten wird abhängig von seiner Geschwindigkeit zur Bodenstation verschoben empfangen. Messungen dieser Frequenzverschiebung durch mehrere Stationen erlauben die Bahnbestimmung des Satelliten. Bald entstand die Idee, das Verfahren umzukehren und bei bekannter Satellitenbahn die Empfängerposition durch Dopplermessungen zu ermitteln. Aus geometrischen Gründen können so allerdings nur zwei Koordinaten des Empfängers bestimmt werden, die dritte Koordinate (in der Regel die Höhe) muß dazu bekannt sein.
Die amerikanische Furcht vor der Raketenlücke resultierte unter anderem in der Entwicklung U-Boot-gestützter Nuklearraketen (POLARIS). Bedingung für deren Einsatzbereitschaft war ein globales Navigationssystem, daß mit ausreichender Genauigkeit nur durch Satelliten realisiert werden konnte. Ein entsprechendes Konzept war bereits vorhanden, und so begann die Navy 1958 mit der Entwicklung des Transit-Satellitennavigationssystems, daß 1964 der POLARIS-Flotte zur Verfügung stand. Das Transit-Satellitennavigationssystem was auf der Grundlage des Doppler Effekts, die Position mit einer Genauigkeit von ca.500 Metern bestimmen konnte, bestand aus ingesamt von 1964 bis 1988 aus 27 Satelliten, bei einer bestehende Konstellation von immer fünf bis sechs aktiven Satelliten. Jeder Satellit befand sich in einer nahe Kreisförmigen polaren Umlaufbahnen auf ca.1000 km Flughöhe, die während ihrer 105-minütigen Umläufe etwa 18 Minuten lang von einem Standort aus beobachtet werden konnten. Während eines solchen Durchgangs wurde die Frequenzverschiebung gemessen und unter Verwendung vom Satelliten gesendeter Bahndaten die Position des Empfängers bestimmt. Da die Höhe auf See bekannt ist, stellte die Beschränkung des Verfahrens auf zwei Koordinaten kein Problem dar.
Das Transit-Satellitennavigationssystem lieferte als erstes funktionsfähiges Satellitensystem einen ununterbrochen Navigationsservice seit 1964, mit dem kontinuierlichen senden von Funksignalen auf zwei Frequenzen zur Erde. Ab etwa 1973 war das Transit-Signal auch für zivile Anwender verfügbar, wovon die Schiffsnavigation regen Gebrauch machte, was dann aber schließlich durch die globale Navigationsanlage "Navstar" und dem "Global Positioning Satellites" System abgelöst wurde. Der Gebrauch des Transit-Satellitennavigationssystems nach mehr als 32 Jahren für den Navigationsservice der Marine, wurde Ende 1996 eingestellt. Seit dem 1.Januar 1997 werden die sechs Oscar-Satelliten der End-Konstellation für das Navy Ionospheric Monitoring System (NIMS) genutzt

Transit-Satellitennavigationssystem

Zur Geschichte der Transit-Satelliten aus dem Lexikon

Der erste Satellit dieser Serie ("T.1B") gelang am 13.04.1960 in seine Umlaufbahn. Er hatte eine kugelförmige Gerätezelle von einem Durchmesser von 0,91m und einer Masse von 120,3kg, die einen mit Solarzellen besetzten Ringwulst aufwies. Die nächsten Satelliten ("T.2A", 22.06.1960 und "T.3B", 22.02.1961) waren im Aufbau ähnlich, jedoch doch jeweils noch mit einem zweiten kleineren militärischen Testsatelliten ("SR 1" bzw. "Lofti 1") verbunden, der in der Bahn abgetrennt werden sollte. Bei "T.3B" mißlang diese Trennung. "Lofti 1" enthielt einen Sender für sehr niederfrequente Signale, die auch von getauchten U-Booten empfangen werden konnten. Mit "T.4A" (29.06.1961), dessen Gerätezelle trommelförmig war (Durchmesser 1,09m; Höhe 0,79m; Masse 78,75kg), gelangten noch 2 weitere kleine militärische Satelliten in die Bahn ("Injun 1" und "SR 3"). Letztere hatten Trommel- bzw. Kugelform und eine Masse von 18,14 bzw. 24,75kg. Auch hierbei mißlang die vorgesehene Trennung. "T.4B" (15.11.1961) war ähnlich aufgebaut wie sein Vorgänger ("T.4A"), hatte mit 90,8kg allerdings eine etwas größere Masse. Während des Aufstiegs war mit ihm ein zweiter militärischer Satellit ("Traac") verbunden, dessen Abtrennung gelang. Für den am 19.12.1962 gestarteten "T.5A"(Masse 61kg) sind Form und Abmessungen unbekannt, ebenso für "T.5B" (28.09.1963), der mit 2 weiteren militärischen Satelliten (ohne nähere Bezeichnung) in die Bahn gebracht wurde. Die Bahnen der "T." Satelliten waren im einzelnen ziemlich unterschiedlich, lagen im allgemeinen aber zwischen 400 und 1200km Höhe (Ausnahme "T.3B": Perigäumshöhe nur 170km).
Quelle: transpress Lexikon "Raumfahrt Weltraumforschung"

Transit 4A, Injun-1 und SR-3 (von unten nach oben)

Transit 4A bei der Montage des Atom- reaktors SNAP-3.

Übersicht der Objekte vom Start 64-083

Frequenzen von Transit-Satelliten

Warum man für den Transit 5B-5 und Transit 5E-5 praktisch die gleiche Telemetrie Frequenz 136,650 MHz gewählt hat, ist mir ein Rätsel. Sollen sich den die Satelliten durch ihre Nähe zueinander nicht gestört haben ?

Ich habe auch noch weitere Frequenzen auf verschiedenen Webseiten gefunden. z.B. in zwei Deutschland-Rundsprüchen des DARC von 1961.

FFT-Analysen und Mitschnitte von Transit 5B-5

Der Transit 5B-5 sendet im sogenannten FM-SSB-Multiplexverfahren. Dabei ist auf 136,650 MHz die Miite der frequenzmodulierten Trägerwelle, in welcher ihrer Bandbreite sich die im Einseitenband aufmodulierten Hilfsträger auf 136,644 MHz; 136,656 MHz und 136,640 MHz; 136,660 MHz mit den Telemetriesignalen befinden. Wenn man sich die frequenzmodulierte Trägerwelle auf 136,650 MHz in SSB anhört, wird man immer die Trägerfrequenz als ständigen Pfeifton hören können. Diese Trägerfrequenz verkörpert ein Bahnverfolgungssignal, womit man eine Bahnbestimmung mittels einer genauen Messung der Dopplerverschiebung ermittlet werden kann.
Nun nach eingehender Beobachtung des Satelliten mußte ich feststellen, daß die Trägerfrequenz ein sogenanntes "jaulen" bei einigen Überflügen machte. Zur gleichen Zeit hatten dann auch die Hilfsträger dieses jaulen, oder waren auch gleich ganz ausgeschaltet. Ich nehme einmal an, daß dieses jaulen ein sicheres Zeichen ist, daß zu dieser Zeit nicht genügend Energie für das normale Arbeiten des Satelliten zur Verfügung stand und so die meisten Funktionen des Satelliten zusammen gebrochen sind. Kurios ist, daß diese Überflüge auch tagsüber im Sonnenlicht statt fanden, wo es ja keine Probleme geben sollte. Ich könnte mir vorstellen, daß der Transit 5B-5 keine richtige Lagekontrolle mehr zur Erde hat und sich so um möglicherweise alle seine drei Achsen drehen könnte. In dem Fall würde immer nur für wenige Augenblicke Sonne auf die Solarflächen gelangen, so das die gewonnen Enerie vielmals nicht ausreicht, um die Funktionen aufrecht zu halten. Bei Nachtüberflüge des Transit 5B-5 kann man sehr gut beobachten, daß er bei den Eintreten in den Erdschatten innerhalb von vier Sekunden vom normalen aussenden der Telemetrie auf vollständig aus schaltet.

Mitschnitt vom Transit 5B-5 auf 136,650 MHz USB der "jaulenden" Trägerfrequenz

FFT-Analyse von 136,650 MHz USB der "jaulenden" Trägerfrequenz

Mitschnitt vom Transit 5B-5 auf 136,650 MHz USB Telemetrie Multiplex-Aussendung auf ±6kHz

FFT-Analyse der Telemetrie Multiplex-Aussendung auf ±6 kHz USB

Mitschnitt vom Transit 5B-5 auf 136,650 MHz USB Telemetrie Multiplex-Aussendung auf ±10kHz

FFT-Analyse der Telemetrie Multiplex-Aussendung auf ±10kHz USB

Mitschnitt vom Transit 5B-5 auf 136,650 MHz USB Telemetrie Multiplex-Aussendung auf +10kHz mit dem Eintreten in den Erdschatten wo das Signal abstürzte und verstummte

FFT-Analyse der Telemetrie Multiplex-Aussendung auf +10kHz USB
Eintritt in den Erdschatten wo das Signal abstürzte und verstummte.

Übersicht der Prototypen von Transit-Satelliten für die Erprobung

Übersicht der genutzten Satelliten für das Transit-Satellitennavigationssystem

Die Satelliten "O-16" und "O-17" wurden nicht für die Navigation genutzt.

Zusammenfassende Erläuterung zum Transit 5B-5

Ich habe alle Transit 5B Satelliten auf Funkaktivität überprüft, aber leider war kein anderer als Transit 5B-5 aktiv. Warum Transit 5B-5 der einzige ist der bis heute zwar keine Navigationsdaten mehr auf 149 MHz und auch keine Tracking Beacon mehr auf 399 MHz sendet, aber immer noch Telemetrie auf 136 MHz von sich gibt, ist mir leider bis heute noch ein großes Rätsel. Vielleicht hat sich die Telemetrie Übermittlung einfach Ende 1996 nicht abschalten lassen, als man das gesamte Transit-Satellitennavigationssystem in den Ruhestand geschickt hatte.
Die befindlichen Sekundärspeicherbatterien (Akkumulatoren) in den Satelliten hatten am Anfang der 60er Jahre noch nicht die Qualität um über 40 Jahre den ständigen ermüdenden Lade- und Entladezyklen zu überstehen. So hat er jetzt nur noch die eine Möglichkeit seine Energie von den Solarzellen direkt zu bekommen, wo regelmäßig beim Eintritt in den Erdschatten all seine Systeme abstürzen. Es ist doch sehr verwunderlich, daß er sich nach 41 Jahren Betrieb immer wieder von den Abstürzen erholt hat. Laut einigen Quellen hatten einige Satelliten der Transit 5B Serie eine durch Kernenergie erzeugte Stromversorgung. In einigen Listen benennt man ihm so auch als Transit 5B-N5, wobei das "N" im Namen vielleicht auch für Nuklear stehen könnte. Im oben stehenden Bild vom Transit 5B-N1 kann man gut sehen, daß dieser nicht wie bei den anderen Transit-Satelliten, keine vier Solarflächen besitzt.
Der andere Satellit Transit 5E-5 (SN-43) der mit dem Transit 5B-5 gestartet worden war (siehe: Übersicht der Objekte vom Start 64-083), wurde gar nicht für die Navigation, sondern nur als Experimentalsatellit genutzt. Er trug auch noch weitere Bezeichnungen wie "Radiation und Radose" die wahrscheinlich für die Benennung der Experimente an Bord waren. Die beiden Buchstaben "SN" der in Klammern stehenden Bezeichnung SN-43 könnte die Kurzbezeichnung für SNAP sein, was wiederum für "Systems for Nuclear Auxiliary Power" steht. Laut dem Lexikon ist SNAP ein Hilfsstromaggregat was auf Kernenergiebasis für die Bordenergieversorgung in Raumflugkörpern diente.
Es ist sehr schwierig speziell für die Transit 5B Serie Informationen zu bekommen, da alle Transit-Satelliten ab der 5.Generation als militärisch eingegliedert wurden. Der Transit 5B-5 taucht z.B. Abseits der anderen Transit-Satelliten über die einiges beschrieben steht, im Buch: "Raumschiffe, Raumsonden, Erdsatelliten - Typenbuch der Raumflugkörper" von 1970, als anonymer militärischer Satellit auf. Wie es ausschaut könnte es darauf hindeuten, daß er auch noch einen anderen militärischen Zweck als nur zur Navigation hatte und vielleicht man bei ihm noch so einiges verschwiegen werden sollte. Wie z.B. Radioaktives Material im Erdorbit.
Sehr verwirrend ist, daß es mehrere unterschiedliche Bezeichnungen für ein und den selben Transit-Satelliten gibt. Am Beispiel vom Transit 5B-5 wird dieser auch noch bezeichnet als OPS 6582 "Orbit Positioning Satellites" als wahrscheinlich klassische militärische Navy Bezeichnung, Transit O-2 als genutzter und dazugehöriger Satellit des Transit-Satellitennavigationssystems und NNSS 30020 was die Abkürzung für "Navy Navigational Satellite System" heißt.
Da die Transit-Satelliten in einen sehr konstanten Erdorbit gekommen sind, wie man es mit allen Satelliten gemacht hat die gefährliche Güter an Bord haben, rechnet man mit etwa 700 Jahre wo sie noch im Erdorbit bleiben werden, bis sie in ein paar weiteren Generationen der Menschenheit auf den Kopf fallen.

136 to 138 MHz Band Satellites von Michael D.Kenny aus Melbourn, Australien
Satelliten-Navigation: Transit

letzte Änderung: 18.06.2006

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