Sehr spannend bei jedem Flug von Passepartout ist immer wieder die Bergung des Ballons, denn er kann ja wirklich überall runterkommen. Es gibt zwei Möglichkeiten den Ballon wieder zu finden: Es kann ein Bergungsteam aktiv in die vorhergesagte Gegend im Voraus entsandt werden und dann durch aktuelle Daten zum tatsächlichen Landepunkt gelenkt werden oder eine Adresse wird auf der Kapsel hinterlassen, bei der sich der Finder melden kann. Beide Optionen werden bei Passepartout kombiniert, doch wie können wir wissen, wohin der Ballon fliegen wird oder, wo er dann tatsächlich ist? Das bringen wir Ihnen in diesem Teil der Artikelserie näher.

Der Radarreflektor hängt direkt unter dem Ballon vor der Nutzlast am Passepartout Balloon

Noch vor einem Start wird prognostiziert wohin der Ballon circa fliegen wird, so kann das Bergungsteam im Voraus entsandt werden. Im wesentlichen ist das Prinzip der Vorhersage einfach. Der Ballon steigt umso schneller auf je schwerer das umgebende Gas oder je leichter das Traggas ist während mit der Höhe die Luft ihre Richtung und Geschwindigkeit ändert. Die Aufstiegsgeschwindigkeit ist berechenbar und die Luftströmungen können gemessen werden. Was die Vorhersagen aber so komplex macht ist, dass sich die Dichte der Luft mit der Höhe verringert, wobei noch Temperaturänderungen hinzu kommen, die auch einen Einfluss haben. All das sind Parameter die sich ständig ändern und deshalb besteht immer eine Ungenauigkeit bei den Prognosen. Beim ÖWF lagen diese Fehler bei 5 bis 40 Kilometern.

Der Ballon kann auf verschiedenste Arten verfolgt werden, so mit GPS, Transpondern oder mittels Radarreflektoren. Das Prinzip von GPS basiert darauf, dass sich elektromagnetische Wellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Das Signal enthält die Uhrzeit, mit der es gesendet wurde und der Empfänger kann den Zeitunterschied berechnen. Mit der Geschwindigkeit und der benötigten Zeit lässt sich vermuten, dass der Sender am Rand des Radius ist, den das Signal zurückgelegt hat. Wenn mit zwei Empfängern das Signal empfangen wird kann es sein, dass sich die beiden Kreise überschneiden und so auch zwei Positionen möglich sind. Wenn ein dritter Empfänger dabei ist, dann kann die Position mit Sicherheit bestimmt werden…in einer Ebene. Im Dreidimensionalen Raum könnte eine Position als unwahrscheinlich raus gekürzt werden doch zur Sicherheit messen 4 Satelliten gleichzeitig die Position. Trotzdem kommt es zu ungenauen Messungen.

Nehmen wir als Beispiel an, in einer Großstadt wird ein GPS-Sender eingeschalten, das Signal wird an einem Gebäude reflektiert und hat eine längere Laufzeit von angnommen 0,000000003 Sekunden. Schon bei einer so kurzen Zeit weicht die gemessene Position fast einen Meter von der wahren Position ab! Aus diesem Grund ist GPS innerhalb von Gebäuden nicht sinnvoll.

Wozu aber brauchen wir Europäer ein eigenes System neben dem Amerikanischen? Der Grund liegt darin, dass GPS ein militärisches System ist. Da die Schifffahrt, der Straßenverkehr, die Züge, der Luftverkehr und nicht zuletzt die Börsen von GPS abhängig sind gibt es ein großes Problem: was, wenn die USA das System abschalten?

Galileo Satelliten im Endausbau (c) ESA

Transponder sind in der Luftfahrt weit verbreitet. Ein sogenanntes Sekundärradarsystem basiert grundlegend auf dem Prinzip des GPS. Hier ist allerdings der Unterschied, dass nur ein kleiner Ausschnitt nach einem Signal abgesucht wird und sich somit die Frage erübrigt, wo genau sich der Sender auf dem Kreis befindet. Das ist der Grund warum sich das Radar um 360° dreht und die von Filmen bekannten Radarschirme benutzt werden. Neben Position und Höhe kann bei Transpondern aber auch die Identifikation gesendet werden.
Das letzte System, das Primärradar, basiert auf dem Prinzip des Transponders mit dem Unterschied, dass der Sender passiv ist. Dieses System ist in der Schifffahrt und bei Wetterballonen weit verbreitet durch den Einsatz von Radarreflektoren, der auf dem Prinzip der Reflektio basiert. Wenn Licht auf einen Spiegel trifft, dann wird es mit dem gleichen Winkel reflektiert, mit dem es eingetroffen ist. Da Radarstrahlung ebenfalls elektromagnetisch ist werden für den gleichen Effekt nur Metalle gebraucht. Da aber die Signale wieder zum Empfänger reflektiert werden müssen, also den doppelten Weg haben als beim Transponder, wird eine viel größere Menge an Energie gebraucht. Der Vorteil ist, dass Flugzeuge auch ohne Transponder geortet werden.

In Österreich ist solch ein System unter dem Namen „Goldhaube“ aktiv und kooperiert bei jedem Start Passepartouts mit dem ÖWF. So auch beim Start am 13. Aug. 2011, es werden zur Verfolgung GPS, Primärradar, APRS und Globalstar zum Einsatz kommen. Globalstar ist eine Alternative zu GPS. APRS (Automated Packet Reporting System) ist eher in den Amateurfunk einzuordnen, von dem unser nächster Artikel handeln wird.