NOAA-Satelliten empfangen und auswerten

Nachdem wir uns im ersten Teil unserer Serie zur Satellitenspionage mit den Grundlagen beschäftigt haben, widmen wir uns in der zweiten Folge dem Empfang der umlaufenden amerikanischen NOAA-Wettersatelliten.

Erfahren Sie, wie Sie mit geringem Aufwand aus den NOAA-Signalen live faszinierende Wetterbilder generieren können.

Die NOAAs

Die National Oceanic and Atmospheric Administration, kurz NOAA, ist die Wetterund Ozeanografie-Behörde der USA. Seit 1970 betreibt NOAA die gleichnamigen Wettersatelliten, die auf einer polaren Umlaufbahn um die Erde kreisen. NOAA gestattet den Empfang der Satellitenbilder für private Zwecke, sowie für Unterricht und Forschung. Die von Amateurstationen empfangenen Aufnahmen dürfen zu nichtkommerziellen Zwecken sogar im Internet veröffentlicht werden. Die aktuell aktiven Satelliten NOAA 15, 18 und 19 sind die letzten, die noch im analogen APT-Modus senden. NOAA 15 überträgt seine analogen Wetterbilder auf 137,62 MHz. Seine Polumlaufbahn hat eine durchschnittliche Höhe von 807 km. Für eine Erdumrundung benötigt der Wettersatellit rund 101 Minuten. NOAA 18 sendet auf 137,9125MHz, NOAA 19 auf 137,1 MHz. Beide haben in rund 850 km Höhe eine etwas größere Umlaufbahn. Womit sie für eine Erdumrundung an die 102 Minuten brauchen. Von diesen Umlaufbahnen wird jeder Punkt der Erde innerhalb von 12 Stunden mindestens einmal überflogen.

APT-Modus

Die Automatic Picture Transmission ist ein inzwischen überholtes analoges Bildübertragungsverfahren. Es wird heute nur noch von den amerikanischen NOAA-Satelliten genutzt. In der Vergangenheit wurde es auch von den russischen Meteor-, Okeanund Resurs- sowie den chinesischen Fengyun-Satelliten eingesetzt. Die Bildübertragung der NOAA-Satelliten funktioniert ähnlich wie ein Scanner. Das in ihnen installierte Radiometer (Advanced Very High Resolution Radiometer, AVHRR) besitzt einen rotierenden elliptischen Spiegel. Dieser tastet die Erdoberfläche kontinuierlich mit einer Auslenkung von bis zu 55,4 Grad zu beiden Seiten ab. Somit tasten die Satelliten ein etwa 2700km breites Band der Erdoberfläche als endlos langes Bild ab. Das APT-Signal enthält das Bild in zwei Spektralbereichen. Man spricht auch von Video 1 und 2. Das erste ermittelt das Wettergeschehen im sichtbaren, das zweite im Infrarot-Bereich. So lässt sich das Wettergeschehen auch auf der Nachtseite der Erdoberfläche aufnehmen. Der zweite Kanal erlaubt auch die Übertragung von Temperaturunterschieden. Die Auflösung der NOAA-Bilder liegt bei 4km. Kleine Details sind somit nicht sichtbar. Immerhin lassen sich die größten Flüsse erkennen.

Bilderstellungssoftware

SDRSharp ist die Empfangssoftware, mit der die NOAA-Signale aufgespürt und im Wasserfalldiagramm sichtbar gemacht werden können. Für die Auswertung wird zusätzlich das Gratisprogramm WXtoImg benötigt. Hier empfehlen wir die jeweils aktuelle Version unter http://www.wxtoimg.com/downloads/ herunterzuladen. Anders als SDRSharp, erfordert WXtoImg eine Installation auf dem Rechner. Das ist mit wenigen Handgriffen erledigt. Im Zuge der Installationsroutine fragt die Software nach dem Wohnort und dessen geografischen Koordinaten. Sie dienen in Folge zur korrekten Auswertung der Kepplerdaten, die anhand der angegebenen Koordinaten die Überflugzeiten der NOAA-Satelliten ermittelt. Seinen Wohnort in WXtoImg einzutragen, ist kein Muss. Abgesehen davon, listet das Programm auch Überflüge, die außerhalb unseres Sichtbereichs liegen. Ungeachtet dessen ermahnt uns WXtoImg nach seiner Installation, die Kepplerdaten zu aktualisieren. Dazu ist in der oberen Menüzeile unter „File“der Punkt „Update Keplers“anzuklicken. Sie sind auch deshalb nützlich, weil sie zu den generierten Wetterbildern die richtigen Satelliten sowie das korrekte Datum und die Uhrzeit zuzuweisen.

Das NOAA-Signal

Die NOAA-Satelliten strahlen mit 38 kHz ein relativ breitbandiges Signal aus. Deshalb ist für ihren optimalen Empfang in SDRSharp in der linken Menüleiste unter „Radio“Breitband-FM, also WFM anzuklicken. Außerdem ist die Bandbreite (Bandwidth) auf „40 000“also 40 kHz zu ändern. Ältere SDRSharp-Versionen verzichten auf die Darstellung des Kommas, womit bei ihnen 40 000 einzugeben ist. Damit wird zwar eine etwas größere Empfangsbandbreite vorgegeben als tatsächlich benötigt wird. Dieser Puffer hilft uns aber, eine leichte Frequenzdrift auszu-