Kommunikation über interstellare Distanzen

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Nun um die Frage schnell zu beantworten: natürlich, es kommt nur auf die Datenrate an. Doch betrachten wir es genauer. Nehmen wir an, wir haben eine interstellare Raumsonde entwickelt, wie müsste ihr Sendesystem aussehen, damit sie beim nächsten Stern, Alpha Centauri in 4,3 Lichtjahren Entfernung noch mit 1 Bit/s senden kann?

Zuerst mal zu den Grundlagen. Die sind relativ einfach:

  • Die Datenrate ist proportional zur Sendeleistung: das ist relativ einfach bei doppelter Leistung entfallen bei doppelt so vielen Bits die gleiche Energie pro Bit
  • Die Datenrate steigt quadratisch zum Durchmesser der Empfangsantenne: Die Fläche steigt im Quadrat und damit auch die Leistung die empfangen wird.
  • Die Datenrate steigt quadratisch zum Durchmesser der Sendeantenne: Diese hat parabolische Form. Je größer sie ist, so kleiner ist der Raumwinkel. Doppelter Durchmesser = Halber Raumwinkel. Bei einem halbierten Raumwinkel verteilt sich die Sendeleistung auf ein Viertel der Fläche. Also kann man bei gleicher Leistung pro Bit viermal so viele Daten senden.
  • Die Datenrate steigt quadratisch zur Sendefrequenz: Die Bündelung ist auch von der Sendefrequenz abhängig. Daher kann man auch mit Licht viel mehr Daten übertragen als mit Radiowellen. Aus demselben Grund werden seit Beginn der Raumfahrt immer höherfrequente Frequenzbänder eingesetzt.
  • Bei doppelter Entfernung sinkt die Datenrate auf ein Viertel, da sich die Senderleistung über eine vermal höhere Fläche verteilt Continue reading „Kommunikation über interstellare Distanzen“