Wettersatelliten

Wetter ist schön oder schlecht, zu kalt oder zu warm, aber selten langweilig, häufig einfach schlichtweg faszinierend und leider auch manchmal bedrohlich.

Anfang der 1980er-Jahre wurde mein Interesse auf die Möglichkeit gelenkt, auch als Amateur Bilder von Wettersatelliten empfangen zu können. Damals umkreisteTIROS-N, und dann die ersten NOAA- und METEOR-Satelliten auf einer erdnahen Umlaufbahn die Erde. Ferner gab es den geostationären METEOSAT.

Rudy Tellert (DC 3 NT)(*) veröffentlichte 1979 in den  UKW-Berichten (VHF Communications, Zeitschrift für den VHF-UHF-Amateur) eine Empfangsanlage für METEOSAT, die die empfangenen Bilder auf einer selbstgebauten Fax-Maschine ausgab.

Der Bau einer solchen Empfangsanlage mit 1.1m Parabolspiegel und viel benötigtem mechanischem Geschick lag damals außerhalb zeitlicher und finanzieller Möglichkeiten. Es blieb also erst einmal bei einem Wunsch.

1979 veröffentlichte Wolfgang Kurz (DK 2 RY)(*) einen Mikrocomputer auf Basis des Z80-Prozessors für den Amateurfunk, einschließlich einer Speicherplatine, so dass insgesamt 64KB addressiert werden konnten. Schon durchaus interessant für einen möglichen Bildspeicher. RAM-Bausteine waren damals sündhaft teuer, wenig Speicher für viel Geld. Nachfolgend gab es bis 1981 hinein Veröffentlichungen von Tellert für eine Empfangsanlage mit Bildröhre. Die Bildröhre diente dazu, einen Film zu belichten. Der Strahl der Bildröhre, von einer Ablenkeinheit angesteuert, belichtete somit den Film mit 2 Zeilen pro Sekunde entsprechend des Fortschritts des übermittelten Bildes. Anschließend musste der Film entwickelt werden, um das Bild zu erhalten.

Der Wunsch nach einem digitalen Bildspeicher und sofortiger Bildwiedergabe auf einem Monitor wuchs. Sowohl das Projekt von Kurz als auch eigene Experimente mit einer Z80-Platine, dem in den 1980er-Jahren von dem  Ing.-Büro W. Kanis GmbH vertriebenen  Z80-EMUF, zielten immer mehr auf die Planung eines RAM-Speichers, welcher doch etliche hundert Zeilen des Bildes mit einer Auflösung von 8 Bit aufnehmen sollte. Aber RAM blieb teuer und auch noch recht langsam. Grundig hatte in den Jahren 1994-1997zwar einen professionellen Meteosat Receiver (MST 100) entwickelt und vertrieben, dieser war aber auch als professionelles Gerät entsprechend teuer.

Anfang der 1980er-Jahre wurde der VHF-Nachsetzer von Tellert (UKW-Berichte 2/79) nachgebaut, um einmal mit etwas zu beginnen. Mit einer einfachen Antenne wurden die WFAX-Signale empfangen und auf Tonband gesichert; so war immer eine Basis vorhanden. Damit war zwar noch kein Bild erzeugt, aber die Idee war, den eigenen unlängst erworbenen Apple II Computer hierfür zu benutzen.

Das WFAX-Signal (nach der AM-Demodulation) wurde einem A/D-Wandler zugeführt, die erzeugten 8-Bit Daten wurden mit dem Apple II eingelesen. Die Präsentation des Bildes auf dem Monitor wäre damit möglich gewesen, jedoch war die Graphik beschränkt auf 'schwarz' und 'weiß', also keine Graustufen. Graustufen näherungsweise zu erzeugen ist jedoch mit einer alten Drucktechnik möglich, wie sie auch beim Zeitungsdruck verwendet wurde. Mittels einer 3 x 3 Matrix können beispielsweise Nadeldrucker näherungsweise 10 Graustufen erzeugen. (Für dieses Halbton-Verfahren siehe z.B. Binary Image Rendering Using Halftone, Beispiel einer 3 x 3 Matrix oder Digital Halftoning für die Methoden der digitale Halbton-Technik.)







Aus dem Papierarchiv vom 2. August 1991

Aus dem Digitalarchiv vom 14. April 2018
Waren Tellert und Kurz Wegbereiter für den Empfang mit Amateurmitteln, so publizierte Matjaž Vidmar (YU 3 UMV)(*) 1982 ebenfalls in den UKW Berichten den lang ersehnten digitalen Speicher mit RAM Bausteinen. Für den damaligen Meteosat ausreichend: 256 x 256 x 6 Bit, für größere Bilder von polar umlaufenden Satelliten jedoch zu klein.

Erst längere Zeit später wurde nach diesen Anfangserfolgen und der Möglichkeit der Verwendung von PCs für die Verarbeitung der empfangenen Bilder, (sprich der WFAX-'Töne') der Wettersatellitenempfang auch ohne 'Bastelaktivitäten' wieder interessant. Programme wie APTDecoder von Patrick Tast und die Programmsammlung von David Taylor haben sehr zur Vereinfachung beigetragen, ebenso WxToImage von Craig Anderson. Letzteres Paket kommt mit seiner Linux-Distribution hier zur Anwendung. Für weitere Softwareinformationen siehe hier.




© Wraase electronic
Die Wettersatellitenbilder, die derzeit von NOAA-15, -18 und -19 im WFAX-Format gesendet werden, werden mit einem APT-06 Empfänger von Wraase electronic empfangen, der den Eigenbau schon vor langer Zeit abgelöst hat.

Als Antenne wurde zunächst eine WSP-137 von RF-Systems verwendet, die vor einigen Jahren von einer KX-137, ebenfalls von Wraase, abgelöst wurde. WxToImage läuft auf einem Raspberry Pi 2 im vollautomatischen Modus. Die empfangenen und decodierten Bilddaten werden hier publiziert.





© RTL-SDR.com
Obwohl der ATP-06 ein sehr gutes Stück Ingenieurskunst darstellt und hervorragend seinen Dienst verrichtet, laufen andere Technologien den Spezialentwicklungen seit Jahren den Rang ab. 'Software Defined Radio' (SDR) erlaubt es mit wenig Hardware und einer Vielzahl von frei verfügbaren Softwarepaketen qualitativ hochwertige Empfangsergebnisse zu erzielen und auch in den Empfang von digitalen Diensten einzusteigen.

NOAA-19 ist der jüngste, aber zugleich auch der letzte in das All geschossene polar umlaufende Wettersatellit, der im APT-Format sendet. Weitere sind nicht geplant; der Service sollte eigentlich schon 2021 eingestellt werden, ist aber noch weiterhin verfügbar, denn auch NOAA-15 ist - mit leichten Einschränkungen - noch stets operationell. Und wenn die heutigen noch (teilweise) aktiven Satelliten ihr Lebensende erreicht haben, werden diese analogen Amateuraktivitäten leider Geschichte sein. (Vergl. Statusinformationen über diese Satelliten bei der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).)