"Typische Sender, die man zum Beobachten von Tieren nimmt sind sehr groß, dann können sie auch zum Satelliten kommunizieren. Oder sie sind sehr klein, dann können sie aber nicht zu einem Empfänger, der in der Erdumlaufbahn ist, senden."
Vor dieser Problematik standen Christian Hofmann und Professor Andreas Knopp vom Lehrstuhl für Informationsverarbeitung an der Universität der Bundeswehr in München.
Weltweite Wanderung von Vögeln beobachten
Sie sollten die Ornithologen in Radolfzell dabei unterstützen, die weltweite Wanderung von Vögeln zu beobachten.
Um die Tiere auch in entlegene Regionen ohne Mobilfunknetz zu verfolgen, wollen die Wissenschaftler des ICARUS Projekts sie mit einem Sender ausrüsten, einem sogenannten Tag, dessen Signale bis zu einem Satelliten gelangen.
"Ein Satellitentelefon oder eine Satellitenempfangsanlage wie Sie sie kennen, verwendet eine Antenne, die nach oben guckt zum Satelliten. So ein Tag, der ein Tier begleitet, der wird immer eine Richtwirkung brauchen, die möglichst in alle Richtungen abstrahlt, weil man nie weiß, wie das Tier sich verhält, in welcher Richtung es sitzt und wie es sich bewegt."
Um vorherzusagen, wie sich die Wellen eines Senders ausbreiten, der ständig in Bewegung ist, haben Christian Hofmann und seine Kollegen ein mathematisches Modell entwickelt.
Anschließend mussten sie testen, ob die Realität ihr Modell auch bestätigt. Aber bisher gab es weder einen passenden Empfänger auf der Internationalen Raumstation, die später mal als Relaisstation dienen soll, noch einen Sender, der klein genug war, um ihn einem Vogel umzuschnallen. Die Sendetechnik, noch so groß wie ein Rucksack, musste also auf einem anderen Flugobjekt Platz finden.
"Wir haben also versucht, auf der einen Seite einen Vogel zu imitieren mit der Drohne, sodass wir also auch wirklich fliegen und man sich bewegt."
Versuch einen Vogel zu imitieren
Mit einem Stativ ahmten die Forscher zudem einen Vogel nach, der sich hinsetzt.
Die Rolle der internationalen Raumstation übernahm ein Flugzeug vom Typ Cessna. Während die Sendegeräte an Flugzeug und Drohne Daten aufzeichneten, flog die Maschine knapp 1,5 Kilometer parallel über die Drohne hinweg.
Je nachdem, ob die Drohne dabei gerade über Gebirge, eine Wiese, Wasser oder Hochhäusern schwebt, werden die Funkwellen mehr oder weniger stark reflektiert und ausgelöscht.
Um diesen Effekt bei der Entwicklung der Sendetechnik zu berücksichtigen, sind die Forscher über verschiedene Umgebungen im bayerischen Voralpenland geflogen.
"Dann haben wir jetzt Messungen in bestimmten Umgebungen, da können wir jetzt ein Modell herstellen. Das Modell werden wir versuchen so abzustimmen, dass es auf diese Umgebungen passt und können dann Parameter verändern und sagen, der Berg wird jetzt größer, wir sind jetzt nicht in den Alpen, sondern in den Anden oder im Himalaja. Wir sind nicht auf dem Ammersee, sondern auf dem Ozean und können dann Vorhersagen treffen."
Möglichst klein und leicht
Die Messungen der Flugtests im Münchner Umland extrapolieren Hofmann und sein Team nun in einem neuen Modell auf die Entfernung von rund 400 Kilometer zur ISS.
"Aufgrund unserer Untersuchungen muss man jetzt ergründen, wie viel Leistung brauche ich denn, um verlässlich zur ISS zu kommen? Und welche Technik muss ich dann reinbauen in den Sender, um diese lange Strecke zu überwinden? Und da wird es dann eine Größe und ein Gewicht für den Sender geben. Und das ist natürlich der kritische Punkt, dass der Sender möglichst klein ist und möglichst leicht, um kleine Vögel beobachten zu können."
Mit der Erkenntnis der Informationstechniker machen sich jetzt die Ornithologen an die Arbeit. Sie müssen die neue Sendetechnik, die im Moment noch so groß ist wie ein Rucksack, so weit verkleinern, dass sie auf dem Rücken eines Vogels Platz findet.