Notfunkbake

Verschiedene Notfunkbaken

Größenvergleich PLB ↔ Handy

Eine Notfunkbake (engl. emergency position indicating radio beacon, EPIRB) ist ein kleiner Funksender, mit dessen Hilfe Satelliten oder Search-and-Rescue-Einsatzkräfte rettungsbedürftige Schiffe, Personen oder Flugzeuge orten können. In der Luftfahrt ist auch die Abkürzung ELT (emergency locator transmitter) verbreitet, während Geräte für die Benutzung an Land, z. B. für Wanderer, meist mit PLB (personal locator beacon) bezeichnet werden. EPIRB ist die übliche Bezeichnung in der Schifffahrt, dient aber auch als Oberbegriff für Notfunkbaken unabhängig von ihrem Einsatzgebiet, da die Alarmierung bei allen nach denselben Prinzipien funktioniert.

Geschichte

Anlass für die Entwicklung von Notfunkbaken war der Flugzeugabsturz zweier US-amerikanischer Kongressabgeordneter im Jahre 1972 in Alaska, die nie gefunden wurden. Als Reaktion darauf wurden Notfunkbaken für die Alarmierung auf 121,5 MHz, der Notfrequenz des Flugverkehrs, entwickelt und für alle amerikanischen Flugzeuge verbindlich vorgeschrieben. Aufgrund der vielen Nachteile dieses Systems (unsichere Alarmierung, unzureichende Positionsbestimmung, hoher Anteil von Falschalarmen) initiierten Ende der 1970er Jahre die USA, Kanada und Frankreich das satellitengestützte SARSAT-System. Zwischen 1979 und 1985 wurde es schrittweise mit dem parallel dazu in der damaligen Sowjetunion entwickelten COSPAS-System zu COSPAS/SARSAT zusammengeführt. Inzwischen sind viele weitere Nationen diesem System beigetreten.

Während im Flugverkehr zunächst weiter 121,5-MHz-basierte Baken verbreitet waren, wurden in der Schifffahrt parallel zum Aufbau der satellitengestützten Alarmierung auch Geräte für 406 MHz entwickelt. Seit etwa 1990 werden auch zunehmend PLBs und ELTs für 406 MHz verkauft. In den USA waren 406-MHz-PLBs in einer Testphase von 1995 bis 2003 nur in Alaska zugelassen. Da es in dieser Testphase wenige Falschalarme, aber viele erfolgreiche Rettungen aufgrund der Notfunksender gab, wurde die Zulassung anschließend auf die gesamten USA ausgeweitet.

Funktionsweise und Verbreitung

Überblick über satellitenbasierte Alarmierung mit einer Notfunkbake

Eine Notfunkbake wird entweder manuell oder automatisch, z. B. durch Wasserkontakt beim Sinken eines Schiffes, aktiviert. Nach der Auslösung sendet die Bake ein Alarmierungssignal auf einer oder mehreren standardisierten Notfrequenzen, bei neueren Notfunkbaken meist auf 406 MHz. Dieses Notsignal wird von Satelliten des COSPAS/SARSAT-Systems empfangen und an eine (meist unbemannte) Bodenstation (local user terminal, LUT) weitergeleitet. Von dort aus gelangt es in eine Rettungsleitstelle (rescue coordination center, RCC), wie beispielsweise die Seenotleitung Bremen der DGzRS in Deutschland oder die US Coast Guard in den USA. Diese wertet das Signal aus und leitet gegebenenfalls Maßnahmen zur Suche und Rettung ein.

Moderne Notfunkbaken sind für den Empfang durch Satelliten konstruiert und (in der Schifffahrt) Bestandteil des Global Maritime Distress Safety Systems (GMDSS). Zusätzlich zum Alarmierungssignal senden sie meist noch ein Peilsignal auf 121,5 MHz aus, das den SAR-Flugzeugen oder -Schiffen das Einpeilen auf die Notposition ermöglicht (auch homing genannt). Ältere Notfunkbaken senden ausschließlich auf 121,5 MHz und sind für den Empfang durch vorbeifliegende Flugzeuge ausgelegt. Sie sind nicht Bestandteil des GMDSS und werden heute aus verschiedenen Gründen nicht mehr empfohlen (siehe weiter unten im Abschnitt „Flug- oder Militärnotfunk“). Darüber hinaus gibt es noch Notfunkbaken für den unmittelbaren Küstenbereich, die über UKW ein Notsignal direkt an die nächste Küstenfunkstelle senden.

Notfunkbaken sind in der Regel in einer Signalfarbe gehalten, maximal 30 cm groß, frei im Handel verfügbar, und kosten je nach Ausführung und Anwendungsgebiet mehrere hundert bis einige tausend Euro. Hochwertige Baken zeichnen sich dabei u. a. durch einen integrierten GPS-Empfänger aus. Er ermöglicht es, im Notfall neben Informationen wie der Identität des Senders und der Art des Notfalls auch die eigene Position im Notsignal mitzusenden, was die für die Suche und Rettung benötigte Zeit deutlich verkürzen kann. Die Lebensdauer einer Notfunkbake beträgt etwa zehn Jahre.

verschiedene Flugzeugantennen und ihre Anbringung

Satellitengestützte Notfunkbaken sind gemäß SOLAS-Vertrag für seegehende Schiffe ab einer Größe von 300 BRZ sowie für alle Fahrgastschiffe vorgeschrieben. Im Gegensatz dazu ist ihre Verwendung in der Sportschifffahrt freiwillig und – u. a. aufgrund ihres hohen Preises – im Küstenbereich nur wenig verbreitet. In der Luftfahrt sind ELTs teilweise (z. B. in Österreich und seit dem 1. Januar 2010 auch in Deutschland^[1]) für Sportflugzeuge vorgeschrieben.

Verwendete Alarmierungssysteme

Aus historischen Gründen gibt es verschiedene Alarmierungssysteme, die jeweils zum Zeitpunkt ihrer Entwicklung eine Neuerung darstellten. Sie unterscheiden sich hauptsächlich in der verwendeten Frequenz und darin, wer das Notsignal empfängt: Flugzeuge, polumlaufende oder geostationäre Satelliten. Von der Art der Alarmierung hängen unter anderem die Alarmierungszeit und die Genauigkeit der Positionsbestimmung ab.

Flug- oder Militärnotfunk

Das älteste System ist die Alarmierung auf der Notfrequenz des Flugfunks (121,5 MHz) oder des Militärs (243 MHz). Vorbeifliegende Flugzeuge können das Notsignal empfangen und eine Meldung an die nächste Rettungsleitstelle abgeben. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist die ungewisse Alarmierungszeit, bis zufällig ein Flugzeug das Signal empfängt; insbesondere besteht für die Notfrequenz im Flugverkehr keine Abhörpflicht. Die Positionsbestimmung ist sehr ungenau (ca. 10 Seemeilen); ein Flugzeug kann nur feststellen, dass irgendwo in dem Bereich der Erdoberfläche, der von seiner Position aus sichtbar ist, ein Signal abgegeben wurde. Darüber hinaus ist nicht sicher, ob das Signal tatsächlich von einer Notfunkbake stammt. Der Empfang auf der Frequenz 121,5 MHz ist instabil und stark von Störquellen unterschiedlicher Art beeinträchtigt; selbst von Pizzaöfen und Geldautomaten wurden schon Signale auf dieser Frequenz gesendet.^[2] Aufgrund des daraus resultierenden hohen Anteils der Falschalarme (97–99,9 % nach verschiedenen Schätzungen) und mangelnder Verifikationsmöglichkeiten wird die Verwendung dieser Frequenz heute nur noch für schwache Homing-Signale von ca. 0.1 Watt empfohlen, um SAR-Einsatzkräften in der Nähe des Rettungsbedürftigen die Zielfahrt zu erleichtern.

Polumlaufende Satelliten

Aufgrund der oben genannten Schwächen der Alarmierung auf der Flugnotfrequenz wurde Anfang der 1980er-Jahre das COSPAS/SARSAT-System entwickelt. Es umfasst heute unter anderem sechs polumlaufende Wettersatelliten (low-earth orbiting search and rescue, LEOSAR), die die international vereinbarte Notfrequenz 406 MHz abhören. Signale, die auf dieser Frequenz empfangen werden, werden zwischengespeichert und so bald wie möglich an eine Bodenstation weitergeleitet.

Ausleuchtzonen der polumlaufenden Satelliten (Footprints LEOSAR)

Die Satelliten umlaufen die Erde in etwa 100 Minuten auf einer gegenüber dem Äquator um 83° bzw. 99° geneigten Bahn und decken dadurch im Laufe der Zeit die gesamte Erdoberfläche ab. Da ein solcher Satellit eine relativ hohe Eigenbewegung gegenüber der Signalquelle besitzt, ändert sich die empfangene Frequenz durch den Doppler-Effekt. Mit Hilfe dieser Frequenzänderung kann durch mehrere Messungen im Abstand von etwa 15 Minuten die ungefähre Position der Signalquelle auf ca. 1 bis 3 Seemeilen genau bestimmt werden. Nach vier Stunden wird die Bake spätestens von einem der Satelliten erfasst, so dass sich die Alarmierungszeit etwa zwischen diesen beiden Werten bewegt. Wenn die sendende Notfunkbake ihre Position durch einen integrierten GPS-Empfänger selbst ermitteln kann, wird diese Information im Notsignal mitgesendet, so dass die Ortung mit GPS-Genauigkeit (10–100 m) möglich ist. Notfunkbaken für 406 MHz senden im Notsignal Identitätsinformation mit, so dass viele Falschalarme schon vor der Einleitung einer Rettungsaktion durch Rückfragen geklärt werden können.

Um auch ältere Notfunkbaken zu unterstützen, empfangen die LEOSAR-Satelliten auch Signale auf 121,5 MHz (teilweise auch auf 243 MHz). Obwohl auch hier die Position über den Doppler-Effekt bestimmt wird, beträgt die Positionsgenauigkeit aufgrund der instabileren Frequenz nur ca. 10 Seemeilen. Darüber hinaus können Signale auf diesen Frequenzen von den LEOSAR-Satelliten nicht zwischengespeichert werden, so dass ein Satellit gleichzeitig die Bake und eine der weltweit 43 Bodenstationen (Stand: August 2005) in Sicht haben muss, um das Signal weiterzuleiten. Aufgrund der vielen Falschalarme auf 121,5 MHz und 243 MHz wird beim Empfang eines solchen Signals grundsätzlich erst eine Bestätigung durch einen zweiten Satelliten oder eine andere Informationsquelle abgewartet, bevor eine Rettungsaktion gestartet wird. Dadurch verlängert sich im Ernstfall die Wartezeit um bis zu vier Stunden. Angesichts all dieser Nachteile wurde die Unterstützung des COSPAS/SARSAT-Systems für die Frequenzen 121,5 MHz und 243 MHz am 1. Februar 2009 eingestellt.^[3]

Netzabdeckung der geostätionären Satelliten

Geostationäre Satelliten

Zusätzlich zu den polumlaufenden Satelliten gibt es im COSPAS/SARSAT-System seit 1996/1997 noch fünf geostationäre Satelliten (geostationary search and rescue, GEOSAR), die ebenfalls Signale auf 406 MHz empfangen. Außerdem betrieb die Firma Inmarsat vier geostationäre Satelliten (Inmarsat E), die im sogenannten L-Band auf 1.6 GHz arbeiteten.

Blick des geostationären Satelliten GOES-8 auf die Erde

Wie im nebenstehenden Bild zu sehen, haben geostationäre Satelliten ständig große Teile der Erdoberfläche im Blick und können daher Notsignale, die zwischen ca. 70° nördlicher und südlicher Breite gesendet werden, innerhalb weniger Sekunden empfangen und an eine der für sie vorgesehenen Bodenstationen weiterleiten. Da die Satelliten sich relativ zur Erdoberfläche nicht bewegen, haben sie selbst keine Möglichkeit, die Position einer Signalquelle durch den Doppler-Effekt zu messen. Wenn die Notfunkbake ihre durch einen integrierten GPS-Empfänger ermittelte Position im Notsignal mitsendet, ist daher die Positionsbestimmung mit GPS-Genauigkeit möglich, ansonsten gar nicht.

Inmarsat E war ein hochredundantes System: für jeden der vier Satelliten war jeweils ein weiterer Satellit als Ersatz für Ausfälle vorgesehen. Ähnlich wie bei den Notfunkbaken für 406 MHz sendeten auch Baken, die für 1,6 GHz vorgesehen waren, Identitätsinformation mit, so dass viele Falschalarme rechtzeitig geklärt werden konnten. Zusätzlich konnte das Notsignal weitere Informationen, wie beispielsweise die Art des Notfalls, enthalten (siehe unten). Die Übertragung von der Notfunkbake zu einem Satelliten über Inmarsat E war mit forward error correction (FEC) ausgestattet, d. h. das Signal enthält redundante Zusatzinformation, mit deren Hilfe viele Übertragungsfehler erkannt und korrigiert werden konnten. Inmarsat E+ war eine Weiterentwicklung von Inmarsat E, bei der die Rettungsleitstelle über einen Inmarsat-Satelliten eine Empfangsbestätigung zu einer entsprechend ausgerüsteten Notfunkbake zurücksenden konnte. Diese konnte dann optisch oder akustisch anzeigen, dass das Notsignal empfangen wurde.

COSPAS/SARSAT-Nutzlast auf Navigationssatelliten

Zukünftige Netzabdeckung (nach 2020)

In Zukunft sollen die Satelliten der Navigationssystemen GPS, GLONASS und GALILEO mit einem Zusatzmodul für den Empfang von Notrufsignalen (406 MHz) und Weiterleitung der Notrufsignale an die entsprechenden Bodenstationen (MEOLUT) ausgerüstet werden. Die mit einem COSPAS/SARSAT-Modul ausgerüsteten Navigationssatelliten werden MEOSAR (Medium-Earth Orbit Search-and-Rescue) genannt.

Der Einsatz von GPS-Satelliten für COSPAS/SARSAT hat mehrere Vorteile: Die GPS-Satelliten umrunden die Erde in rund 20.000 km Höhe. Die Ausleuchtzone der GPS-Satelliten ist deshalb deutlich größer als die Ausleuchtzone der tieffliegenden, polarumlaufenden Wettersatelliten (LEOSAR). Und im Gegensatz zu GEOSAR umfasst die Ausleuchtzone der GPS-Satelliten auch die Polarkappen. Ziel ist es, in den nächsten Generation der GPS- und GLONASS-Satelliten möglichst viele COSPAS/SARSAT-Module einzubauen, damit eine weltweite Netzabdeckung von COSPAS/SARSAT erreicht wird.

Hat die Notfunkbake freie Sicht zum Himmel in alle Richtungen ab einem Höhenwinkel von 24°, ist in Zukunft gewährleistet, dass die Bodenstation das Notrufsignal praktisch unverzögert empfängt. Spätestens mit der Fertigstellung des Navigationssystem GALILEO (nach 2020) sollte auch die sofortige Lokalisierung der Notfunkbake jederzeit möglich sein. Die ersten MEOSAR-Satelliten werden voraussichtlich im Jahr 2015 voll funktionstüchtig sein und in den "scharfen" COSPAS/SARSAT-Betrieb eingebunden. Die weltweite Netzabdeckung der MEOSAR-Satelliten wird voraussichtlich im Jahr 2018 erreicht.^[4]

Verschiedene Typen von Notfunkbaken

Im Handel sind mehrere Arten von Notfunkbaken erhältlich, die sich durch das verwendete Alarmierungssystem und mehr oder weniger Zubehör unterscheiden.

Mini-B (121,5/243 MHz)

Der älteste und einfachste Typ von Notfunksendern, oft unter dem Namen Mini-B erhältlich, sendet auf 121,5 MHz. Diese Art von Sendern wurde bis Januar 2009 vom COSPAS/SARSAT-System unterstützt. Ihr Signal kann zur Zielfahrt (Homing) von SAR-Einsatzkräften empfangen werden; allerdings ist dazu eine direkte Sichtverbindung nötig, die beispielsweise bei hohem Seegang nicht durchgehend gegeben ist. Wie oben erläutert, sind sie als primäre Alamierungsquelle zu unsicher und führen zu vielen anonymen Falschalarmen, die sich schwer nachvollziehen lassen. Aus diesen Gründen werden solche Geräte nicht mehr empfohlen.

Kategorie I/II (406 MHz)

Ein weitverbreiteter Typ von Notfunkbaken, der auch Bestandteil des GMDSS ist, sendet auf 406 MHz (genauer: 406,025 MHz und 406,028 MHz). Ihr Signal kann von polumlaufenden oder geostationären Satelliten des COSPAS/SARSAT-Systems empfangen und weitergeleitet werden. Die meisten solcher Baken senden zusätzlich ein schwaches Signal auf 121,5 MHz als Homingsignal aus. Notfunkbaken für 406 MHz werden in zwei Kategorien eingeteilt: Geräte der Kategorie I können automatisch oder manuell ausgelöst werden, während solche der Kategorie II nur manuell ausgelöst werden können. Zusätzlich können Notfunkbaken mit Search and Rescue Radar Transpondern (SART) ausgestattet sein, die auf 9 GHz-Radarsignale antworten.

COSPAS/SARSAT-Baken werden beim Erwerb registriert und einem bestimmten Schiff oder Flugzeug oder einer bestimmten Person zugeordnet. Nach ihrer Aktivierung sendet die Notfunkbake ein persönliches Identifikationsmerkmal, wie beispielsweise ihre Seriennummer oder die Maritime Mobile Service Identity (MMSI) des Schiffes (eine weltweit eindeutige Rufnummer des Schiffes im GMDSS), sowie ihre Position, falls ein GPS-Empfänger angeschlossen ist. Durch die Registrierung bekommt die Rettungsleitstelle schon durch das Notsignal wichtige Informationen, wie beispielsweise die Art des betroffenen Schiffes (z. B. Yacht oder Tanker). Beim Kauf angegebene Kontaktdaten, beispielsweise von Verwandten, ermöglichen es der Leitstelle außerdem, viele Falschalarme zu klären, bevor eine Rettungsaktion eingeleitet wird.

Inmarsat E/E+ (1,6 GHz)

Inmarsat E war ein Dienst der Firma Inmarsat (einer privatisierten Unterorganisation der International Maritime Organization) und ebenfalls Bestandteil des GMDSS. Notfunkbaken, die diesen Dienst nutzten, sendeten ihr Notsignal im sogenannten L-Band auf 1,6 GHz zu einem der Inmarsat-Satelliten. Auch diese Baken wurden beim Erwerb registriert und sendeten ein eindeutiges Identitätsmerkmal. Da sie nur auf geostationäre Satelliten ausgelegt waren, waren solche Notfunkbaken grundsätzlich mit einem GPS-Empfänger ausgestattet und gaben nach ihrer Aktivierung in kurzen Abständen ihre Position, ihren Kurs und ihre Geschwindigkeit bekannt. Zusätzlich konnten bei einigen Geräten noch die Art des Notfalls (Schiffsuntergang, Feuer, Kollision, usw.) eingestellt und in das Notsignal eingebettet werden. Oft waren diese Baken mit einem Radartransponder (9 GHz) und mit einem 121,5-MHz-Homingsignal ausgestattet, teilweise auch mit einem Stroboskoplicht. Notfunkbaken des Typs Inmarsat E+ hatten zusätzlich eine Möglichkeit, optisch oder akustisch den Empfang des Notsignals durch eine Rettungsleitstelle anzuzeigen. Die Nachfolgeversion Typ D+ hat ebenfalls diese Funktion.^[5]

Inmarsat E wurde zum 1. Dezember 2006 eingestellt. Für diesen Dienst konnten insgesamt nur 1300 Kunden gewonnen werden, davon weniger als 100 aus der ausrüstungspflichtigen Schifffahrt (SOLAS-Schifffahrt). Inmarsat Global Ltd. bietet allen bisherigen Nutzern von Inmarsat E den kostenlosen Umtausch ihrer Notfunkbake in eine COSPAS/SARSAT-Bake mit integriertem GPS an.^[6]

UKW-DSC-EPIRB (Kanal 70)

Für den unmittelbaren Küstenbereich sind Notfunkbaken erhältlich, die einen Notalarm per Digital Selective Calling (DSC) auf UKW-Kanal 70 aussenden. Ihr großer Nachteil ist die geringe Reichweite von maximal 30 Seemeilen bis zur nächsten Küstenfunkstelle. Eine UKW-Seefunkanlage bietet die gleiche Funktion, mit dem zusätzlichen Vorteil, dass nach der Alarmierung auch Kontakt mit einer Küstenstation oder anderen Schiffen per UKW-Sprechfunk hergestellt werden kann. Eine UKW-DSC-EPIRB bietet höchstens dann einen Zusatznutzen, wenn sie zusätzlich mit einem integrierten Radartransponder ausgestattet ist, um den SAR-Einsatzkräften das Auffinden zu erleichtern.

Siehe auch

• Rettungsbake

Quellen

• SARSAT-Homepage
• Cospas-Sarsat Übersicht über nationale Vorschriften
• EPIRB-Seite der US Coast Guard
• EPIRB-Seite der Firma Navtec

Weblinks

 Commons: EPIRB – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• tabellarischer Vergleich verschiedener EPIRB-Typen auf: yachtschule-spittler.de
• http://www.cospas-sarsat.org (Englisch): Homepage von COSPAS/SARSAT
• http://maritime.inmarsat.com (Englisch): Homepage von Inmarsat, Bereich Maritimes
• http://www.hagenheckel.de - Einbau eines ELT in ein Ultraleichtflugzeug

Einzelnachweise

1. ↑ § 16 Notsender (zu § 22 LuftBO). auf: gesetze-im-internet.de
2. ↑ COMPARISON OF THE 406 MHz AND 121.5 MHz DISTRESS BEACONS.
3. ↑ The Phaseout of 121.5 MHz Beacons for Satellite Distress Alerting. 1. Februar 2009.
4. ↑ COSPAS-SARSAT 406 MHz MEOSAR IMPLEMENTATION PLAN C/S R.012 Issue 1 – Revision 6 October 2010. auf: cospas-sarsat.org
5. ↑ Kiel 27.03.2006. New auf: satpro.org
6. ↑ Die historische Entwicklung von Inmarsat-E.