Quelltext der Seite Echo 1

{{Infobox Satellit
|name           = Echo 1
|typ            = Ballonsatellit
|bild           = Echo_-_A_Passive_Communications_Satellite_-_GPN-2002-000122.jpg
|land           = {{USA}}
|behörde        = {{NASA}}
|nssdc_id       = 1960-Iota-1 (1960-009A)
|apogäum        = 1684 km
|perigäum       = 1524 km
|bahn_höhe      = 
|bahn_neigung   = 47,2°
|bahn_umlaufzeit= 118,3 min
|ref_bahndaten  = <ref>{{NSSDCA|1960-009A|seite=Trajectory|zugriff=2012-10-08}}</ref>
|exzentrizität  = 
|masse          = 76 kg
|abmessungen    = 30 Meter Durchmesser
|start          = 12. August 1960, 09:39 [[Koordinierte Weltzeit|UTC]]
|startplatz     = [[Cape Canaveral Air Force Station|Cape Canaveral]] [[Cape Canaveral Launch Complex 17|LC-17A]]
|trägerrakete   = Thor-[[Delta (Rakete)|Delta]] D2
|dauer          = 
|status         = verglüht am 24. Mai 1968
}}
'''Echo 1''' (eigentlich '''Echo 1A''') ist der Name eines großen [[Ballonsatellit]]en der [[Vereinigte Staaten|USA]], der am 12. August 1960 als erster [[Nachrichtensatellit|Nachrichten]]- und [[geodät]]ischer Satellit gestartet wurde. Seine [[COSPAR-Bezeichnung]] war 1960-009A (9. Start des Jahres 1960, 1. Komponente).

== Mission ==
Der [[Start (Luftfahrt)|Start]] erfolgte als zweiter Einsatz einer neu entwickelten [[Trägerrakete]] vom Typ [[Delta (Rakete)|Delta]], der später erfolgreichsten amerikanischen Raketentype im mittleren Leistungsbereich. Ihr Erstflug (am 13. Mai 1960 mit Echo 1 und einem [[Startgewicht]] von etwa 60&nbsp;kg) war allerdings ein [[Raketenstart|Fehlstart]].

Der mit dünnem [[Aluminium]] überzogene dünne [[Ballon]] aus dem [[Polyester]]-[[Kunststoff]] [[Mylar]] (einer nur Bruchteile von Millimeter starken [[Folie]]) wurde erst „aufgeblasen“, als die [[Umlaufbahn|Endhöhe]] von etwa 1500&nbsp;km erreicht war ([[Umlaufzeit]] knapp zwei Stunden). Die zunächst 30&nbsp;Meter große, stark reflektierende Kugel, die bereits nach einem Jahr auf einen Durchmesser von 18&nbsp;Metern geschrumpft war,<ref name="Strasser">Joel Strasser: ''New Look in This Year's Comsats''; Electronics 19. Juli 1963, S. 19</ref> konnte etwa acht Jahre lang als heller [[Stern 1. Größe]] gesehen werden und diente der passiven Weiterleitung von Signalen im [[Radio]]- und [[Funkverkehr]]. Gegen Ende seiner Lebenszeit – kurz vor dem [[Verglühen]] im Jahr 1968 – war die Bahnhöhe von 1500 auf etwa 1000&nbsp;km gesunken.

== Funk-Reichweite und Sichtbarkeit ==
Eine einfache Skizze bzw. die Anwendung des „[[Satz des Pythagoras|Satzes des Pythagoras]]“ ergibt, dass ein solcher [[Satellit (Raumfahrt)|Erdsatellit]] in einer 1500&nbsp;km hohen [[Umlaufbahn|Kreisbahn]] bei einem [[Erdradius]] von 6370&nbsp;km mehr als 4600&nbsp;km weit sichtbar ist. Liegen zwei [[Funkstation]]en also 9000&nbsp;km auseinander und geht die [[Satellitenbahn]] zwischen ihnen durch, können sie bei genügend starken Funkwellen deren gegenseitige [[Reflexion (Physik)|Reflexion]] empfangen.<ref group="Anm.">Hierbei handelt es sich um den Abstand zwischen dem Satelliten und einem Beobachtungspunkt auf der Erdoberfläche (verbunden durch eine gerade Verbindungslinie; diese ist unter den genannten Bedingungen rund 4621&nbsp;km lang). Der Abstand zwischen der senkrechten Projektion des Satelliten auf die Erde und demselben Beobachtungspunkt beträgt dabei etwa 4447&nbsp;km. Über Echo&nbsp;1 konnten also unter optimalen Bedingungen zwei 8894&nbsp;km entfernte Bodenstationen Verbindung aufnehmen.</ref>

Die erste Fernmeldeverbindung über größere Distanz gelang zwischen zwei US-[[Erdfunkstelle]]n im Ostküstenstaat [[New Jersey]] und im westlichen [[Kalifornien]] (Crawsfords Hill und [[Goldstone Deep Space Communications Complex|Goldstone]]) über fast 4000&nbsp;km. Die aluminiumbeschichtete Plastikhülle erwies sich als ausreichender [[Parabolantenne|Reflektor]] für die Funkwellen.

Derart große Flugkörper wie ein 30-Meter-Ballon sind nicht nur mit Fernrohren, sondern bis etwa 5.000&nbsp;km auch [[freiäugig]] sichtbar. Generell ist bei (kleineren) Erdsatelliten jedoch die visuelle Sichtbarkeit schwieriger als ihre Beobachtung mittels Funkwellen, weil
# der Satellit von der [[Sonne]] beleuchtet sein muss,
# der Beobachter im Schatten (d.&nbsp;h. auf der Dämmerungs- oder [[Nachtseite]]) der Erde liegen muss,
# die [[Helligkeit]] einer Kugel vom Winkel zwischen Lichteinfall und Beobachter abhängt – siehe [[Mondphase]]n – und
# außerdem in [[Horizont]]nähe durch die atmosphärische [[Extinktion (Astronomie)|Extinktion]] stark absinkt.

Dennoch ist es auch für präzise Zwecke der [[Satellitengeodäsie]] kein Problem, einen Flugkörper wie Echo 1 bis herab zu [[Höhenwinkel]]n von 20° zu beobachten – was einer Distanz von 2900&nbsp;km entspricht. Daher lassen sich theoretisch Entfernungen zwischen [[Vermessungspunkt]]en bis über 5000&nbsp;km „überbrücken“, und in der Praxis zumindest 3000–4000&nbsp;km.

== Geodätische Nutzung ==
Wenn man auf ±0,01° (oder 36″) genau die Satellitenspur vor den [[Fixstern]]en misst und sich der Satellit um 0,3° pro Sekunde bewegt, muss die Zeit auf 1/30 [[Sekunde (Einheit)|Sekunde]] genau sein. Das konnten aber nur sehr geübte Beobachter im damaligen „[[Moonwatch]]“-Programm. Für Zwecke der [[Geodäsie]] wäre eine noch höhere Genauigkeit notwendig.

Diese höhere Qualität erhielt man schon damals mit lichtstarken [[fotografisch]]en Kameras bei Brennweiten ab 20&nbsp;cm (siehe [[Satellitenkamera]]). Zwar kann man damit nur Satelliten aufnehmen, die etwa eine freiäugige Helligkeit besitzen, doch war das für helle Ballonsatelliten des Echo-Typs bei weitem erfüllt (wegen des guten Erfolgs folgten noch weitere drei Starts bis 1966).

=== Fotografische Auswertung und Stellartriangulation ===
Liegen nun solche Foto-Aufnahmen mit Satellitenspur plus kurze Unterbrechungen (Verschluss mit Zeitmarken) vor, kann daraus die Satellitenbahn im Sternkoordinatensystem α, δ auf etwa ±2″ bestimmt werden (siehe [[Bahnbestimmung]]). Nun hat man zwei Möglichkeiten:
# Analyse der [[Bahnstörung]]en und damit eine genaue Bestimmung des [[Erdschwerefeld]]es in Satellitenhöhe, oder
# gleichzeitige Messung des Satelliten von zwei oder mehr [[Bodenstation]]en und Bildung von großen Dreiecken zwischen ihnen. Diese Methode entspricht der [[Triangulation (Geodäsie)|terrestrischen Triangulation]], mit der die Geodäten zwischen 1600 und 1950 die Erde großräumig vermessen haben, und heißt deshalb „[[Stellartriangulation]]“.

Damit wurden zwischen 1960 und 1968 – als der erste Ballonsatellit verglühte – hunderttausende Messungen gemacht. Die Achsen des [[Erdellipsoid]]s, die bis dahin wegen der geodätisch fast unüberbrückbaren [[Ozean]]e nur auf etwa 100&nbsp;Meter bekannt waren (0,0016&nbsp;Prozent des Erdradius), konnten dadurch etwa zehnmal genauer bestimmt werden. Durch den Fortschritt der Technik stieg diese Genauigkeit bis 1975 nochmals fünffach (auf zwei bis drei Meter); 1980 erreichte man ±1&nbsp;m und heute ist man – allerdings mit [[Mikrowellen]]-Techniken und [[Global Positioning System|GPS]] – bei wenigen [[Zentimeter]]n bis [[Dezimeter]]n angelangt.

== Wirkung auf die Satellitentechnik ==
=== Aktive statt passive Funksatelliten ===

Für die [[Nachrichtentechnik]] wurde das „passive Prinzip“ (Reflexion der [[Funkwellen]] an der [[Ballonhaut]]) jedoch bald durch aktive [[System]]e ersetzt:

* Einerseits war der technische Fortschritt in den ersten Jahren der Raumfahrt einigermaßen rasant und wirkte sich sowohl bei Start und [[Steuerungstechnik|Steuerung]], als auch bei der in die Satelliten eingebauten [[Satellitentechnik|Technik]] aus.
* Andererseits erkannte man bald, dass nur mit aktiv arbeitenden Satelliten eine effektive [[Information]]sübertragung möglich ist und die [[Reflektivität]] der Ballonhüllen zu rasch abnahm.

Der erste aktiv sendende, kommerzielle [[Satellitenfernsehen|Fernsehsatellit]] [[Telstar]] 1 wurde am 10. Juli 1962 gestartet und kam bereits im Sommer für eine direkte [[Fernsehprogramm|Fernsehübertragung]] zwischen USA, [[Westeuropa]] und [[Japan]] zum Einsatz. Er konnte gleichzeitig mehrere hundert [[Tonkanal|Tonkanäle]] aussenden.

Wegen des so erfolgreichen Nachrichtensatelliten wurde schon 1963 in den USA die Kommunikationssatellitengesellschaft [[COMSAT]] (Communications Satellite Corporation) gegründet. Ein Jahr später folgte die [[Intelsat]] (International Telecommunications Satellite Organization) und COMSAT war Gründungsmitglied. Ihr erster Nachrichtensatellit hieß [[Intelsat I|Early Bird]] (Morgenvogel) und startete 1965. Early Bird (offiziell [[Intelsat 1]]) konnte 240 Telefongespräche bzw. einen Fernsehkanal übertragen.

=== Echo-2 und weitere Ballonsatelliten ===
Weil Echo-1 trotz seiner Einfachheit doch recht erfolgreich war – auch gegenüber seinen oben erwähnten elektronischen Nachfolgern – wurde 1964 ein ähnlicher Ballonsatellit Echo 2 gestartet. Echo 2 war mit 41&nbsp;Metern Durchmesser noch größer als Echo 1. Es wurde ein höherer Gasdruck zum Aufblasen des Ballons verwendet.<ref name="Strasser"/> Seine Bahn war etwas niedriger (anfangs etwa 1200&nbsp;km) und verlief sehr [[Pol (Geographie)|polnah]] ([[Bahnneigung]] nun ca. 82°, gegenüber Echo-1 mit 47°). <br />
Dadurch konnte man den Satelliten auch in höheren geografischen [[Geografische Breite|Breiten]] beobachten, wo großer Bedarf an [[interkontinental]]en Verbindungsmessungen bestand. Echo-2 hatte mit seinen sechs oder sieben Jahren eine etwas kürzere Lebensdauer als Echo-1 (1960–1968). Beide Ballone verloren ihre Kugelgestalt erst nach einigen Jahren, obwohl ihre [[Gas]]füllung wegen [[Mikrometeorit]]en vermutlich nur wenige [[Stunde]]n vorhanden war. Im Jahr vor dem Absturz waren beide Ballone bereits ziemlich „verbeult“, und man konnte ihre [[Rotation (Physik)|Rotation]] deutlich an ihren sich periodisch ändernden Lichtreflexionen erkennen. Ihre [[scheinbare Helligkeit]] war im Laufe der Jahre von 1. Größe (0,2 bis 1,0) um fast eine Größenklasse gesunken.

Zur Erforschung der Dichte der Hochatmosphäre startete die NASA die kleineren Ballonsatelliten [[Explorer-Programm|Explorer]] (Nr. 9, 19, 24 und 39), und im Jahr 1966 folgte der 30-m-Ballon [[PAGEOS]]. Sein Name bedeutet (deutsch wie englisch) „PAssiver GEOdätischer Satellit“.

=== PAGEOS und das Weltnetz ===
PAGEOS wurde speziell für das sogenannte ''Weltnetz der Satellitengeodäsie'' gestartet, für das bis 1973 um die 20 Beobachtungsteams weltweit unterwegs waren. Mit den vollelektronischen [[BC-4]]-Kameras (1:3 / [[Brennweite]] 30 bzw. 45&nbsp;cm) nahmen sie in 46 Bodenstationen insgesamt 3000 verwertbare [[Fotoplatte]]n auf, woraus die Stationen [[3D|dreidimensional]] auf durchschnittlich 4&nbsp;m genau berechnet werden konnten. Der Koordinator dieser Kampagnen war [[Hellmut Schmid]] von der [[Eidgenössische Technische Hochschule Zürich|ETH Zürich]].

In Europa lagen drei Stationen des Weltnetzes: [[Catania]] auf Sizilien, der [[Hohenpeißenberg]] in Bayern und [[Tromsø]] im nördlichen Norwegen. Zur Ergänzung des reinen [[Richtungsmessung|Richtungsnetzes]] waren genaue Streckenmessungen nötig, die auf vier Kontinenten – und auch quer durch Europa – mit Genauigkeiten von 0,5&nbsp;mm pro km vermessen wurden.

== Siehe auch ==
* [[Ionosphäre]]
* [[Erdmessung]]

== Literatur ==
* Eugene Nelson Hayes: ''Trackers of the skies: A history of the Smithsonian satellite tracking.'' Doyle, Cambridge MA 1968.

== Weblink ==
* Space.com: [https://www.space.com/8973-1st-communication-satellite-giant-space-balloon-50-years.html 1st Communication Satellite: A Giant Space Balloon 50 Years Ago] (englisch)

== Einzelnachweise ==
<references />

== Anmerkungen ==
<references group="Anm." />{{Navigationsleiste Raumfahrtmission 1960}}
[[Kategorie:Forschungssatellit (Kommunikation)]]
[[Kategorie:Forschungssatellit (Geodäsie)]]
[[Kategorie:NASA]]
[[Kategorie:Beobachtende Astronomie]]
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