Aus der Antarktis um die Welt – Amateurfunk auf der Neumayer-Station

Zum Funkbetrieb über QO-100 braucht es einen kleinen Parabolspiegel., der genau auf den Satelliten ausgerichtet wird. Foto: Lukas Weis

Von einem der entlegensten Orte der Erde mache ich mehrere tausend Funkkontakte mit Funkamateuren weltweit. Uns alle verbindet die Faszination, mit selbstgebauten Antennen und Funktechnik an die Grenzen des physikalisch Machbaren zu gehen und unabhängig von Internet oder Satelliten Menschen auf der ganzen Welt zu erreichen.

Ich bin Alex, IT-Ingenieur und Funker der 45. Überwinterung auf Neumayer. Mein Job ist es, die IT, Netzwerke und Funkanlagen der Station am Laufen zu halten. In meiner Freizeit widme ich mich dem Amateurfunk. Das Hobby begleitet mich schon seit meiner Kindheit und hat mir über die Jahre neben technischem Wissen auch viel praktische Erfahrung gebracht – von Elektrotechnik über IT bis hin zur Funkwellenausbreitung. Ganz nebenbei hat der Amateurfunk mich auch hierhergeführt. Durch einen Funkkontakt zur Neumayer-Station habe ich von der Möglichkeit erfahren, ein Jahr in der Antarktis zu überwintern.

Um am Amateurfunk teilnehmen zu können, braucht man ein Rufzeichen. Diesen weltweit einzigartigen „Namen“ bekommt man nach dem Ablegen einer Lizenzprüfung. Mein persönliches Rufzeichen, unter dem mich Funkamateure kennen, ist DL2ALY. Das Rufzeichen der Neumayer-Station ist DP0GVN.

Im Folgenden möchte ich euch einen Einblick geben, welche Wege meine Funkwellen um die Welt nehmen, und wie auch die Wissenschaft von der weltweiten Amateurfunkcommunity profitiert.

Wie Funkwellen reisen

Im Amateurfunk sprechen wir nicht einfach von Frequenzen, sondern von Bändern. Diese Bänder tragen ihre Namen nach der ungefähren Wellenlänge: das 160-Meter-Band (1,8 MHz), das 20-Meter-Band (14 MHz) oder das 2-Meter-Band (144 MHz). Je kürzer die Wellenlänge, desto höher die Frequenz – und ein jeweils anderes Ausbreitungsverhalten.

Die Kurzwelle (160 bis 10 m) verdankt ihre Faszination der Ionosphäre – einem Bereich der Hochatmosphäre in etwa 60–400 km Höhe. Sie setzt sich aus mehreren Schichten (D, E, F1 und F2) zusammen, die sich je nach Tageszeit, Jahreszeit und Sonnenaktivität verändern. Diese Schichten wirken wie ein natürlicher Spiegel für Radiowellen. Schon eine einzige Reflexion an einer dieser Schichten reicht, um mehrere tausend Kilometer zu überbrücken. Mit mehrfachen Reflexionen zwischen Erde und Ionosphäre sind sogar Funkverbindungen rund um die Welt möglich.

In der Antarktis gibt es aber ein besonderes Problem: Während der langen Polarnacht fehlt die Sonnenstrahlung, die diese Schichten überhaupt erst ionisiert. Kurzwellenfrequenzen, die sonst problemlos rund um die Erde reflektiert werden, dringen nun einfach ins All und gehen verloren. Viele der klassischen Amateurfunkbänder waren über Monate schlicht nicht nutzbar.

Funk über den Mond – EME aus der Antarktis

Wenn die Ionosphäre nicht mitspielt, gibt es noch einen ganz besonderen „Reflektor“, auf den man sich immer verlassen kann: den Mond. Im Amateurfunk nennen wir das EME, kurz für Earth-Moon-Earth. Dabei werden die Funkwellen in Richtung Mond geschickt, dort an der Oberfläche reflektiert und kehren stark abgeschwächt zur Erde zurück. Das 2-m-Band (144MHz) ist ideal für EME, da diese hochfrequenten Wellen nicht mehr von der Ionosphäre reflektiert und einfach ins All durchgelassen werden.

Der Weg ist beeindruckend: Hin und wieder zurück sind es über 768.000 Kilometer. Trotz Lichtgeschwindigkeit braucht ein Funksignal über zwei Sekunden, bevor es wieder am Empfänger ankommt. Weil die Mondoberfläche nicht wie ein perfekter Spiegel zurückwirft, sondern die Wellen stark streut, kommt nur ein winziger Bruchteil der ursprünglichen Sendeleistung wieder an. EME-Verbindungen sind deshalb technisch anspruchsvoll und bewegen sich immer am Rande des physikalisch Möglichen. Es benötigt sehr empfindliche Empfänger sowie leistungsfähige Antennen.

Natürlich geht es beim EME-Betrieb nicht nur ums eigene Echo, sondern darum, echte Gespräche zu führen – sogenannte QSOs. Bislang habe ich mehrere Dutzend solcher Verbindungen loggen können, hauptsächlich mit Stationen in Europa und Nordamerika. Ein besonderes Highlight war eine Verbindung nach Hawaii: Das „gemeinsame Zeitfenster“, in dem dort und hier gleichzeitig der Mond sichtbar ist, beträgt nur wenige Minuten.

Jede Verbindung wird dokumentiert und bestätigt. Im Amateurfunk geschieht das einerseits online, andererseits traditionell mit dem Austausch einer QSL-Karte. Diese hat das Format einer Postkarte und enthält die Daten der Funkverbindung. Für viele Funkamateure ist eine solche Karte aus der Antarktis ein ganz besonderes Sammlerstück.

WSPR – Funkwellen sichtbar machen

Während man beim eigentlichen Funkbetrieb auf den direkten Kontakt mit einer Gegenstation hofft, gibt es auch eine Möglichkeit, Funkwellen eher wissenschaftlich zu beobachten. Hierfür betreiben wir auf der Neumayer-Station einen WSPR-Empfänger und -Sender. WSPR steht für Weak Signal Propagation Reporter.

Das Prinzip ist einfach, aber genial: Weltweit senden Funkstationen in festgelegten Zeitfenstern winzige digitale Signale aus, die so schwach sind, dass man sie kaum hören könnte. Andere Stationen empfangen diese Signale und melden sie automatisch an eine zentrale Datenbank im Internet. So entsteht in Echtzeit ein Bild, auf welchen Frequenzen und über welche Entfernungen gerade Funkverbindungen möglich sind.

Der WSPR-Empfänger hier an der Neumayer-Station deckt den Bereich von 160 m bis 6 m ab, also von 1,8 bis 50 MHz. Genau dieser Bereich ist für Funkamateure spannend, weil er sehr stark von der Ionosphäre abhängt. Mit den gesammelten Daten lassen sich wissenschaftliche Fragen beantworten, zum Beispiel:

• Wie verändert sich die Ionosphäre während der Polarnacht?
• Welche Auswirkungen haben Sonnenstürme oder Polarlichter auf die Funkwellen?
• Gibt es seltene Ausbreitungsphänomene, die bis in die Antarktis reichen, etwa im 6-m-Band?

Die Messungen sind nicht nur für Funkamateure interessant, sondern auch für die Forschung, weil sie Aufschluss über den „Zustand“ der Hochatmosphäre geben. Wer neugierig ist, kann die Ergebnisse in der Grafana GUI auf wspr.live beobachten.

QO-100 – der Amateurfunksatellit im All

Neben Kurzwelle und EME gibt es noch eine dritte, ganz besondere Möglichkeit: Funk über Satelliten. Im Amateurfunk steht uns seit einigen Jahren der geostationäre Satellit QO-100 zur Verfügung. Er befindet sich in rund 36.000 Kilometern Höhe über dem Äquator und „schwebt“ aus unserer Sicht immer an der gleichen Position am Himmel.

Das hat enorme Vorteile: Anders als bei der Kurzwelle spielt die Ionosphäre hier keine Rolle. Und anders als bei EME muss man nicht auf Fenster achten, in denen der Mond sichtbar ist. Über QO-100 sind jederzeit stabile Funkverbindungen möglich, in sehr guter Qualität.

Auf der Neumayer-Station nutzen wir QO-100 auch ganz praktisch: Gemeinsam mit unseren Wissenschaftler:innen führen wir Schulkontakte über diesen Satelliten durch. Schulklassen können uns live Fragen stellen – etwa zum Leben in der Antarktis, zu unserer Arbeit oder zu den Pinguinen. Für die Kinder ist das eine direkte Verbindung mitten in die Antarktis, ohne Internet oder Telefon.

Viele Funkamateure haben es sich zum Ziel gemacht, möglichst viele sogenannte Gridsquares zu sammeln. Die Erde ist dafür in ein Gitter aus Feldern eingeteilt, die jeweils durch zwei Buchstaben und zwei Zahlen bezeichnet werden – so ähnlich wie Koordinaten auf einer Landkarte. Die Neumayer-Station liegt im Gridsquare IB59, welches oft „On Air“ ist. Wir haben uns mit einer kleinen Gruppe auf den Weg gemacht, rund 12 Kilometer in das nächste Feld IB69 zu fahren, um auch von dort Funkverbindungen über QO-100 zu machen. Für die Funkamateure weltweit war das eine kleine Sensation – und für uns ein spannender Zwischenstopp auf dem Weg zum Außenobservatorium der Geophysik.