Satellitennetze Nur die Stärksten überleben

Darwins Gesetze könnten sich für Satellitenbetreiber auszahlen. Forscher haben künstliche Trabanten am Computer einem Überlebenskampf ausgesetzt - und erhielten so perfekte Netze.


Nur die beste Konstellation setzt sich durch: Netz aus Forschungssatelliten
DPA

Nur die beste Konstellation setzt sich durch: Netz aus Forschungssatelliten

Aus Kostengründen müssen Satellitenbetreiber oft versuchen, mit einem bescheidenen Netz aus drei oder vier Satelliten in wenigen hundert Kilometern Höhe möglichst große Teile der Erdoberfläche abzudecken. Doch weil bei solchen Anordnungen alle Satelliten zugleich außer Sicht der Bodenstation geraten können, herrscht mehrmals am Tag für rund anderthalb Stunden Funkstille.

Amerikanische Raumfahrtingenieure haben nun eine überraschende Möglichkeit gefunden, um derartige Satellitennetze zu optimieren. Das Team um William Crossley von der Purdue University ermittelte die jeweils leistungsfähigste Konstellation mit Hilfe so genannter genetischer Algorithmen. Auf diese Weise konnten die Forscher die Ausfallzeiten in manchen Fällen um 25 Prozent verringern.

Genetische Algorithmen beruhen auf der Evolutionslehre von Charles Darwin. Sie werden unter anderem bereits von Telekommunikationsfirmen eingesetzt, um die bestmögliche Anordnung von Mobilfunkmasten zu errechnen. In einer ähnlichen mathematischen Simulation erprobten Crossley und seine Kollegen verschiedene Satellitennetze, die sich durch Höhe, Distanz und Ausrichtung der künstlichen Trabanten unterschieden. Dabei setzte sich, wie im natürlichen Überlebenskampf, am Ende die leistungsstärkste Variante durch.

Die mittels genetischer Algorithmen gefundenen Lösungen fallen oft unerwartet aus - wie auch das Team um Crossley feststellen musste. Normalerweise würde man vermuten, dass die Satelliten eines kleinen Netzes gleich weit voneinander entfernt sein müssen. Doch auf die ermittelten Anordnungen traf dies keineswegs zu: Die optimalen Konstellationen, so Crossley, "können zum Beispiel zwei sehr weit auseinander liegende Satelliten aufweisen. Der dritte Satellit würde sich dann sehr nahe an einem der beiden anderen befinden."

Die Methode könnte nicht nur beim Aufbau von Satellitennetzen helfen, die künftig die Datenübertragung zwischen mobilen Kleincomputern erleichtern sollen. Sie eignet sich auch für militärische Zwecke: So ließen sich zum Beispiel Spähsatelliten schnell in optimaler Formation über einem neuen Beobachtungsgebiet zusammenziehen. Interessenten für diese Art von Anwendungen gibt es offenbar schon: Das Verfahren werde derzeit im Zusammenhang mit einem militärischen Verteidigungssystem erprobt, berichtet die Purdue University.



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