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Rubrik: Tagesberichte

Projekt von StratXX
Fliegende Handy-Antenne

Published: 29.06.2006 06:00
Modified: 05.07.2006 09:37
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Kamal Alavi ist ein umtriebiger Mensch und ein findiger Kopf. Jetzt kommt er, der Chef der Einmannfirma StratXX Holding AG, mit einer neuen Idee, die die Übertragung digitaler Daten, die Handy-Telefonie oder auch GPS-Anwendungen völlig auf den Kopf stellen könnte.



Peter Rüegg (mailto:peter.rueegg@cc.ethz.ch)

Alavi will spezielle Ballone bauen, die bis in die Stratosphäre in 20 Kilometern Höhe aufsteigen. An das Mutterschiff ist ein unbemanntes Kleinflugzeug gekoppelt, das im Wesentlichen eine Handy-Antenne enthält. Der Ballon hält sich dank eines ausgeklügelten Steuerungssystems geostationär auf, steht also immer über dem gleichen Fleck Erde. Solarzellen auf der Oberfläche des Luftschiffs versorgen Luftschiff und Antenne mit Energie.

Auch braucht es kein Baikonur und kein Cape Canaveral, um die Ballone steigen zu lassen. Aufsteigen können diese von überall her. Gefüllt sind sie mit dem Edelgas Helium, das leichter ist als Luft. Der ehemalige Raumfahrtingenieur sagt, dass man genau berechnen könne, welche Menge Helium nötig sei, um das Luftschiff in die gewünschte Höhe zu bringen.

Wartung am Boden dank unbemanntem Flugzeug

Sind die Geräte an Bord defekt, lässt sich das unbenannte Kleinflugzeug abkoppeln. Wie ein Mini-Space Shuttle kehrt es zur Erde zurück, wo die Reparaturen durchgeführt werden können. Ausgelegt sind die Ballone auf eine Nutzungsdauer von fünf Jahren. „Dann ist die Technik sowieso veraltet“, rechtfertigt Alavi die ziemlich geringe Lebensdauer.

Diese Handy-Antenne in der Stratosphäre könnte quasi den ganzen Antennenwald für den Mobilfunk auf dem Boden ersetzen und löst gemäss Carmen Kobe vom Zentrum für Produkt-Entwicklung der ETH Zürich das Problem der letzten Meile. Diese zu mieten sei teuer und die Bandbreite reiche meist nicht aus. Weitere Mobilfunk-Antennen aufzustellen sei allerdings kaum mehr machbar.

1000 mal weniger Strahlung

Weiterer Vorteil: „Auf der Erdoberfläche zu senden verursacht hohe Strahlung, weil man oft unzählige Gebäude durchdringen muss“, ergänzt Kamal Alavi. Von oben habe man aber zu jedem Punkt Sichtverbindung und sende vor allem durch die Luft. „Die Strahlung kann dadurch um den Faktor 1000 verringert werden“, sagt er. Die fliegende Antenne für moderne Breitband-Anwendungen würde „bodenständige“ Antennen ersetzen. Die Strahlen lassen sich dank so genannten Spotbeam-Antennen, die die EPF Lausanne entwickelt, dem Bedarf anpassen. In Gebieten, wo wenig über das Mobilfunknetz telefoniert wird oder wo nur geringe Datenmengen versandt werden, ist die Strahlung entsprechend gering.

Für die Mobilfunk-Anwendung über derart grosse Distanzen haben Ingenieure des IEEE ein neues Mobilfunk-Protokoll entwickelt, das so genannte WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Damit ist es möglich, in einem Umkreis von 30 Kilometer zu senden. Zudem ist dessen Bandbreite enorm. Ist ein Laptop mit WiMAX ausgerüstet, kann es 40 Megabites pro Sekunde empfangen und senden. Jeder Spot der Spotbeam-Antenne sendet zudem bis zu acht Gigabites pro Sekunde. Damit würden Funkengpässe, etwa an Silvester, wenn Millionen von Glückwunsch-SMS das Mobilfunknetz zusammenbrechen lassen, der Vergangenheit angehören.

Günstiger als Antennenwald

„Die Technologie ist nicht nur gut, sie ist auch günstig“, sagt der gebürtige Iraner. Ein Stratosphären-Ballon kostet 30 bis 40 Millionen Franken. Zum Vergleich: eine einzelne Handyantenne kommt die Betreiber auf 300'000 Franken zu stehen, ein Satellit gar auf 600 Millionen.

Ein Ballon mit Doppelhülle hält ein unbemanntes Kleinflugzeug geostationär auf 20 Kilometern Höhe. Im Flugzeug sind die Mobilfunk-Antennen untergebracht.

In der Schweiz sind rund 1'000 Antennen nötig, um das Land mit Mobilfunk abzudecken. Eine einzige Ballon-Station in der Stratosphäre reicht, um die Schweiz mit Handy, Digital-Fernsehen und -Radio sowie Internet zu versorgen. Satelliten sind zudem nur mit Raketen auf ihre Umlaufbahn zu bringen, die Wartung ist aufwändig und – einmal ins All geschossen – nicht wieder auf die Erde zurückzubringen. Beim Eintritt in die Atmoshpäre verglühen sie. Zudem haben sie technische Grenzen. Die Breitbandtechnologie zum Beispiel wäre über einen Satelliten gar nicht machbar. Das Bundesamt für Kommunikation (Bakom) ist deshalb am StratXX-Projekt interessiert und hat seine Unterstützung zugesichert.

Stabile Lage dank Druckausgleich

Die grösste Herausforderung ist es, das Luftschiff in einer stabilen Lage zu halten. Im Winter wehen in der Stratosphäre starke Winde, die den Ballon verfrachten können. Zudem heizt am Tag die Sonne das Gas auf. Helium dehnt sich aus, das Luftschiff steigt. Nachts hingegen sinkt es ab, weil sich das Gas wieder zusammenzieht. Alavi hat nun einen Weg gefunden, den Druckausgleich hinzukriegen, um den Ballon auf Höhe und Position zu halten. Das System ist bereits weltweit patentiert. „Hier liegt eine weitere Herausforderung in diesem Projekt: das Luftschiff möglichst bald auf den Markt zu bringen. Ein Patent läuft nach 20 Jahren aus“, sagt der Tüftler.

Alavis Idee hat auch Partner an Hochschulen und in der Industrie überzeugt. An der ETH Zürich arbeiten das Zentrum für Produkt-Entwicklung sowie weitere drei Institute aus dem Departement Maschinenbau mit ihm zusammen. Zudem kann er auf die Unterstützung durch die EPF Lausanne, die EMPA und die Universität Neuenburg zählen. Auch die RUAG Aerospace, der ehemalige Rüstungsbetrieb des Bundes, ist an der Planung beteiligt.

Erster Test im Juli 2007

Schritt für Schritt testen die Ingenieure nun einzelne Komponenten. Mitte Mai wurden die Solarzellen in 30 Kilometer Höhe getestet. Am ersten August dieses Jahres soll zum ersten Mal ein Ballon in die Stratosphäre aufsteigen. Im Juli 2007 soll der erste Test mit einem vollständigen System über die Bühne gehen. Alavi und Kobe sehen dieses Projekt als Chance für die Schweiz. Es sei eine Möglichkeit, Forschung und Industrie zusammenzubringen und ein neues Hightech-Produkt in der Schweiz herzustellen. Konkurrenz droht aus den USA und Japan. Allerdings setzt StratXX auf ein anderes Konzept. „Es ist ein Rennen, eine echte Herausforderung. Wenn wir uns durchsetzen, haben wir gewonnen“, betont Alavi.

References:
Website von StratXX: www.stratxx.com
Beitrag des Schweizer Fernsehens SF vom 28.6.06: www.sf.tv/sf1/10vor10/index.php?docid=20060628


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