Satelliten-Navigation Sonne kann GPS-Empfänger stören

Sonneneruptionen senden Teilchenschauer zur Erde - und können so die Satelliten-Navigation behindern. Experten finden das für Autofahrer nicht gravierend, für die Flugzeug-Navigation schon eher. Garantiert unbeeinflusst bleiben Empfänger nur nachts.

Von Andreas Kohler


Die Entdeckung war Zufall. Eigentlich wollte Alessandro Cerruti von der amerikanischen Cornell University etwas ganz anderes untersuchen, als er am 7. September 2005 im Arecibo-Observatorium auf Puerto Rico mit einem GPS-Receiver hantierte. Als aber plötzlich zwei Sonneneruptionen auftraten, ließ die Leistung seines Gerätes merklich nach.

Sonneneruption: Signale vom Satelliten überlagert
SOHO/ ESA/ NASA

Sonneneruption: Signale vom Satelliten überlagert

Kleinere Ausbrüche auf der Sonne sind ziemlich häufig. Das Plasma erhitzt sich auf einem Teil der Oberfläche auf unvorstellbare Temperaturen und explodiert in die Atmosphäre der Sonne. Dabei wird auch besonders viel elektromagnetische Strahlung frei. Die meisten dieser Eruptionen, die von der Erde aus beobachtet werden können, dauern höchstens Minuten.

Die Sonneneruptionen, die im vergangenen Jahr das Messgerät von Cerruti beeinflussten, waren indes heftiger als der Durchschnitt. Der erste Ausbruch dauerte zwar nur 70 Sekunden, der zweite Ausbruch etwa eine Dreiviertelstunde später währte ganze 15 Minuten. Bei beiden Eruptionen ließ die Leistung des GPS-Empfängers nach: zuerst um 40 Prozent, während des zweiten sogar um 50 Prozent.

Um sicher zu gehen, dass es sich bei seiner Beobachtung nicht um einen Zufall handelte, überprüfte Cerruti die Daten von anderen Receivern, die von der US-amerikanischen Flugverkehrsbehörde FAA und von der brasilianischen Luftwaffe betrieben werden. Auch dort fand der das Muster: Alle GPS-Empfangsgeräte verzeichneten den gleichen Leistungsabfall -genau in jenem Zeitraum, in dem die Sonneneruptionen aufgetreten waren - unabhängig von der Hersteller-Firma. Offenbar waren alle Geräte betroffen, die sich zu diesem Zeitpunkt auf der von der Sonne beschienen Seite der Erde befanden.

Die elektromagnetischen Wellen, die bei den Sonneneruptionen freiwerden, liegen im gleichen Frequenzbereich wie die GPS-Signale, erklärt der Forscher sich die Beobachtung. Diese werden dann zeitweise überlagert. Cerruti wird von dem Phänomen in einer der nächsten Ausgaben der Fachzeitschrift "Space Weather" berichten.

GPS-Operationen mit Ausfall-Risiko

Die Wissenschaftler sind nun besorgt, ob GPS auch in Gefahrensituationen funktioniert: "Wenn man zum Strand fährt und dabei das Navigationssystem im Auto nutzt, ist das schon okay. Wenn man bei schlechtem Wetter und miserablen Sichtverhältnissen in einem Flugzeug sitzt, vielleicht nicht", sagte Paul Kitner, für dessen GPS-Laboratorium an der Cornell University Cerruti arbeitet. Sonneneruptionen seien nun einmal unvorhersehbar und GPS-gestützte Operationen, bei denen es um Menschenleben gehe, deshalb mit einem gewissen Risiko behaftet: Flüge beispielsweise, aber auch die Lokalisierung von Notrufen per Telefon.

In solchen Gefahrensituationen hält René Zandbergen, Ingenieur bei der Europäischen Raumfahrtbehörde Esa, das GPS sowieso für ungeeignet. Weil das System dem US-Militär unterstehe könne es jederzeit zu Ausfällen kommen. Es gebe keine Garantie, dass die Signale nicht plötzlich von den Betreibern ausgesetzt würden.

Das soll mit dem zivilen Satelliten-Navigationssystem "Galileo" der Europäischen Union und der Esa anders werden. Voraussichtlich in vier Jahren wird es betriebsbereit sein. Grundsätzlich könnten Ausbrüche auf der Sonne und der daraus folgende Teilchensturm aber auch hier zu Betriebsproblemen führen, aber das Problem sei bekannt. "Die Entwickler der Galileo-Technik ziehen die Sonnenaktivität mit in Betracht", sagte Zandbergen zu SPIEGEL ONLINE.

Stärkere und längere Sonneneruptionen ab 2011

"Galileo" werde gegenüber der GPS-Technik zudem den Vorteil haben, dass die Signale von den Satelliten auf mehreren Frequenzen ausgesendet würden. Dadurch könnte ein Signal, das vom elektromagnetischen Sturm eines Sonnenausbruchs "übertönt" wird, über eine andere Wellenlänge immer noch ankommen. Außerdem sei für die Galileo-Technik ein Warnsystem vorgesehen, dass den Nutzer darüber informiert, wenn die Signalqualität beeinträchtigt ist, so Zandbergen.

Die amerikanischen Wissenschaftler machen sich jetzt schon Sorgen über eine zyklisch auftretende Periode besonders starker Sonnenaktivität, die für die Jahre 2011 und 2012 wieder bevorsteht. Dann könnte es zu noch sehr viel stärkeren und längeren Sonneneruptionen kommen, die vielleicht mehrstündige GPS-Beeinträchtigungen zur Folge hätten. Empfindlichere Empfangsgeräte oder stärkere Satellitensignale - beides wird wohl kaum umsetzbar sein: "Ich glaube, das beste Gegenmittel ist, problembewusst zu sein und GPS mit dem Wissen einzusetzen, dass es während einer Sonneneruption aussetzen kann", sagte Kinter.

Dass der wunde Punkt des GPS den US-amerikanischen Wissenschaftlern um Cerruti überhaupt aufgefallen ist, lag an einem Zufall: Nur ausnahmsweise hatten sie in Arecibo tagsüber gemessen. Normalerweise waren sie eher nachts unterwegs. Und auf der Nachtseite der Erde ist die Satellitennavigation auch vor Störungen durch die stärksten Sonnenstürme sicher.



© SPIEGEL ONLINE 2006
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung


TOP
Die Homepage wurde aktualisiert. Jetzt aufrufen.
Hinweis nicht mehr anzeigen.