Kommunikation mit der Außenwelt

Viele von unseren Lesern fragen sich bestimmt, wie wir mit der Außenwelt kommunizieren. Es gibt hier auf dem Eis natürlich keine Telefonleitungen, DSL-Anschluss für Internet und auch kein Handynetz. Außerdem keinen Radio- und Fernsehempfang – weder terrestrisch noch über Satelliten.

Satellitenkommunikation
Für die Verbindung zur Außenwelt nutzen wir eine Satelliten Standleitung. Das Signal von unserem 3,7 Meter Parabolspiegel im Radom erreicht den SES-4 Satelliten (Global C-Band Beam) in der geostationären Umlaufbahn in 35.786 Kilometer Höhe über dem Äquator. Von dort aus wird es nach Bremerhaven auf einen 3,8 Meter Parabolspiegel auf dem Dach des AWI gesendet. Die gesamt Bandbreite beträgt 2 MBit/s (reserviert sind 1 Mbit/s für die Neumayer-Station III und 1 MBit/s für den Forschungseisbrecher Polarstern). Diese Satelliten Standleitung löste im November 2015 die alte Intelsat Standleitung mit 384 kBit/s ab.

Diese Standleitung nutzen wir für die Telefonie und Fax sowie für die Übertragung wissenschaftlicher Daten, für Telemedizin, die Webcam und das Internet. Die Laufzeit der Datenpakete liegt bei etwa 650 Millisekunden bis über 1.000 Millisekunden – durch diese Verzögerung fällt man sich beim Telefonieren also durchaus schon mal ins Wort. Zweimal im Jahr kommt es zu natürlich bedingten Ausfällen der Strecke: Sogenannte Sun Outages treten hier etwa zur Tag-Nachtgleiche, wenn also die Tage genauso lang sind wie die Nächte, für etwa eine Woche auf. In dieser Zeit wird um die Mittagszeit das Signal für ca. 15 Minuten unterbrochen. Dann steht die Sonne quasi hinter dem Satelliten und scheint daher in unsere Antenne, so dass die Antenne am Boden nur das Rauschen der Sonne empfängt und nicht mehr das Nutzsignal vom Satelliten.

Zur Erhöhung der Ausfallsicherheit gibt es noch drei weitere fest installierte Ersatz-Satelliten-Systeme auf der Station zur Übertragung von Daten, Fax und Telefonie:

• zwei Iridiumsysteme
• Inmarsat

Für Feld-Expeditionen stehen außerdem noch portable Iridium-Handys zur Verfügung.

Wissenschaftler und Techniker des AWI testen die Iridium „Handys“. Foto: Marcus Heger

Die Observatorien rund um die Neumayer-Station III sind per Glasfaser und WLAN (Wireless Local Area Network Linkstrecken) an die Station angebunden.

Wettersatelliten Empfangsanlage
Außerdem ist eine Anlage zum Empfang von Wettersatellitenbildern vorhanden. Die lokal empfangenen Life-Bilder werden hier gespeichert, von unserer Meteorologin für Wetterprognosen genutzt und für andere Nutzer ins Internet hochgeladen.

Ultrakurzwelle UKW (Seefunk)
Für die lokale Kommunikation nutzen wir VHF (Very High Frequency)-Funkgeräte (2m-Marineband) als Handfunkgeräte oder fest montierte Mobilgeräte in Fahrzeugen und Station. Die Geräte dienen ebenfalls zur Kommunikation mit Schiffen, wie zum Beispiel dem Forschungseisbrecher Polarstern, wenn diese in der Nähe sind. Funkwellen im UKW-Bereich breiten sich quasi optisch als Bodenwelle aus, man kann also soweit funken, wie die Antenne gucken kann, bevor die Erdkrümmung oder Hindernisse im Weg sind.

AIS Empfangsanlage
Zum Empfang von Positionsdaten der Schiffe in UKW-Reichweite ist noch ein AIS (Automatic Identification System)-Empfänger installiert.

Radom der Wettersatelliten Empfangsantenne und UKW Antennen auf dem Dach der Ballonfüllhalle. Foto: Marcus Heger

Kurzwelle KW
Für die regionale Kommunikation mit anderen Antarktis-Stationen nutzen wir ein Kurzwellen-Funkgerät (High Frequency mit Frequenzen mit 48m, 36m, 24m, 18m Wellenlänge). Damit kann man gebührenfrei und ohne Laufzeit-Verzögerung mit anderen Stationen, Schiffen oder Flugzeugen sprechen. Der KW-Antennenmast steht 250 Meter von der Station entfernt, um Beeinflussungen und Störungen zu vermeiden. Als Antenne dient ein Breitbanddipol aus dem Seefunk.

Funkwellen im KW-Bereich breiten sich auf zwei Wegen aus: ebenfalls quasi optisch als Bodenwelle und über Reflektionen an der Ionosphäre als Raumwelle. So sind also Verbindungen mit großer Reichweite rund um den Globus möglich. Bei starker Schneedrift kommt es zu elektrostatischer Aufladung der Schneekristalle in der Luft. Das hört sich im Funk dann ähnlich an wie prasselnde Gewitterstörungen. Die Ausbreitungsbedingungen auf den Kurzwellen-Bändern sind außerdem abhängig von Jahreszeit, Sonnenaktivitäten, z.B. Sonnenflecken und Erdmagnetfeld.

Wartungsarbeiten am Kurzwellen-Antennenmast. Foto: Steven Franke

Flugfunk
Während der Sommersaison kommt noch der Flugfunk hinzu: VHF (2m Flugfunkband), um mit den landenden und startenden Flugzeugen auf unserem Skiway zu kommunizieren und zum Beispiel das aktuelle Landewetter und den Luftdruck (zur Einstellung des barometrischen Höhenmessers) an die Piloten zu übermitteln. Wenn die Flugzeuge außerhalb der UKW-Reichweite sind, nutzen sie die Kurzwelle um zum Beispiel ihre Position, Höhe und Flugrichtung durchzugeben.

Amateurfunk – DP0GVN
Eine Besonderheit ist der Amateurfunk – als nicht-kommerzieller, technisch-wissenschaftlicher Funkdienst, der weltweit zu experimentellen und technisch-wissenschaftlichen Studien, zur eigenen Weiterbildung und zur Völkerverständigung dient. Das AWI gestattet Mitarbeitern, die Funkamateure sind, in ihrer Freizeit Amateurfunkbetrieb zu machen. Schon seit der zweiten Überwinterung (im Jahr 1982 auf der Georg-von-Neumayer-Station) nutzen Überwinterer die Möglichkeit, von der Neumayer-Station I, II und III aus mit dem Rufzeichen DP0GVN auf den Amateurfunkbändern zu funken.

Hier liegt es an den Interessen und Vorlieben des jeweiligen Funkamateurs auf der Station, was gemacht wird: von Verbindungen über Amateurfunksatelliten (z.B. OSCAR 10 – Orbital Satellite Carrying Amateur Radio) und Gesprächen mit der D1 Mission im Spacelab an Bord der Challenger (1985) über Erde-Mond-Erde Funkverbindungen mit dem Mond als Reflektor bis zu Kurzwellen-Funkbetrieb in Einseitenband-Sprechfunk, Morsetelegraphie oder computergestützten digitalen Betriebsarten.

Marcus, DL1MH im Funkraum. Foto: Marcus Heger

Hier kann ich nur von meinen Freizeit Aktivitäten während der 36. Überwinterung 2016 berichten: Zum einen habe ich ein SDR (Software Defined Radio) als Kurzwellen-Empfänger nebenbei mitlaufen. Mittels WSJTX unter Arch-Linux werden Datenpakete von Funkamateuren aus aller Welt empfangen, decodiert und per Internet in die WSPR (Weak Signal Propagation Reporter)-Datenbank übertragen. Diese Daten werden dann zum Beispiel von Hochschulen verwendet, um die Ausbreitungsbedingungen auf den Kurzwellenbändern zu erforschen.

Außerdem hatte ich auf den Kurzwellenbändern Kontakte mit Amateurfunk-Hochschulstationen und Jugendgruppen und habe viele Fragen zum Leben und Arbeiten in der Antarktis beantwortet. Ebenso versuche ich möglichst vielen anderen Funkamateuren weltweit Kontakt mit DP0GVN in Telefonie zu ermöglichen, da eine Verbindung in die Antarktis etwas Besonderes ist. Weltweit gibt es zwar rund zwei Millionen Funkamateure, aber nur wenige in der Antarktis.

Nebenbei habe ich zwischenzeitlich mit APRS (Automatic Packet Reporting System) einige Versuche gemacht, zur Übertragung von Positionen und Wetterdaten.

Ein Highlight war eine Sprechfunkverbindung auf dem 20m Amateurfunkband nach Norddeutschland (rund 13.800 km) mit nur 30 Watt Leistung in beide Richtungen.

Marcus Heger, DL1MH
IT- und Elektronik Ingenieur (Funker)
36. Überwinterung Neumayer-Station III