Communicating via waves

Grundlagen der modernen Kommunikation

Heinrich-Hertz-Büste auf dem Gelände des Karlsruher Instituts für Technologie

Die Wurzeln des heutigen DLR-Standortes Neustrelitz liegen in einer vor circa 100 Jahren vom damaligen Militär eingerichteten sogenannten "Funkenstation". Hier wurden Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur Nutzung der elektromagnetischen Wellen durchgeführt. Mit der Entdeckung dieser Wellen durch Heinrich Hertz in der Zeit von 1885 bis 1889 begann das Zeitalter der drahtlosen Übertragung von Informationen - auch über große Distanzen. Bereits 1903 gelang Guglielmo Marconi die erste öffentliche transatlantische Kommunikation per Funk. Seither wird diese Technik, Signale per "Huckepack" auf einer elektromagnetischen Welle hoher Frequenz zu übermitteln, genutzt. Sowohl im privaten als auch im professionellen Bereich findet das Verfahren alltäglich Anwendung: Funkwecker, Handy, Navigationsgerät, Satellitenfernsehen oder WLAN sind nur einige Beispiele dafür.

Zuverlässiger Empfang von Satellitendaten

Empfangsantennen im DLR-Standort Neustrelitz

Auch für die Übertragung von Satellitendaten ist das Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelte "Huckepack-Prinzip" die Grundlage. Mit den großen Empfangsanlagen in Neustrelitz werden heute täglich Daten von mehr als zehn Satelliten im Rahmen verschiedener Erdfernerkundungsmissionen empfangen, ausgewertet, archiviert und an Nutzer weitergegeben. Aber auch die - in Neustrelitz seit vielen Jahren betriebene - Erforschung der Ionosphäre steht in enger Beziehung zu den elektromagnetischen Wellen. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen direkt in die Entwicklung moderner Kommunikations- und Navigationssysteme ein. Ziel der Arbeiten ist es, Algorithmen aufzustellen, die zum Beispiel Veränderungen in der Ausbreitung der Signale auf ihrem Weg vom Satelliten durch die Ionosphäre zur Erde erkennen und gegebenenfalls zu korrigieren. Damit liefern die Neustrelitzer Wissenschaftler einen wichtigen Beitrag für die hochgenaue Satellitennavigation der Zukunft.

Ausbreitung elektromagnetischer Wellen

Zentimeterwellen-Experimentierstand im DLR_School_Lab

Grundlage für neue Anwendungen dieser Technologie ist das Wissen darüber, wie sich elektromagnetische Wellen im Raum ausbreiten. Warum und wie durchdringen die Wellen bestimmte Stoffe, während andere sie reflektieren? Was passiert, wenn sich Wellen verschiedener Sender treffen? Wie schnell breiten sich Wellen aus? Antworten auf diese und andere Fragen finden die Schülerinnen und Schüler mit Hilfe der Experimente im DLR_School_Lab Neustrelitz. Unter Verwendung von Zentimeterwellen werden Phänomene wie Reflexion, Brechung, Beugung, Interferenz oder Polarisation veranschaulicht und untersucht. Durch die Erzeugung von sogenannten "stehenden Wellen" besteht die Möglichkeit, Wellenlängen zu bestimmen und daraus die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Zentimeterwellen in Luft zu berechnen. Die aus der Optik bekannten Gesetze der Reflexion und Brechung von Licht können auf ihre Gültigkeit für Zentimeterwellen überprüft werden.