Starlink: Weltumspannendes Satellitennetzwerk, z. B. für Internetzugang

Zum Kerngeschäft von Starlink zählen die Bereitstellung von Internetzugängen mit besonders geringer Paketumlaufzeit und die Bereitstellung in Gebieten, in denen zuvor keine oder eine nicht ausreichende Internetverbindung zur Verfügung stand. Mit 5270 Starlink-Satelliten im Erdorbit (Stand Ende 2023) ist SpaceX der mit Abstand größte Satellitenbetreiber weltweit. Insgesamt bestehen Genehmigungen für den Start von maximal 19.427 Satelliten sowie Anträge von SpaceX für nochmals bis zu 22.488 Satelliten. Zusammen entspricht das der fünffachen Zahl aller von 1957 (Sputnik 1) bis 2019 gestarteten Satelliten. Die Starlink-Satelliten werden von einer SpaceX-Niederlassung in Redmond im US-Bundesstaat Washington entwickelt, gefertigt und betrieben.

Seit 2023 sind die meisten aktiven Starlink-Satelliten mit Laserlinks ausgerüstet. Diese Satelliten bieten unabhängig von der Entfernung zur nächsten Bodenstation eine Internetverbindung, sodass Starlink mittlerweile von jedem Standort der Erdoberfläche mit freier Sicht zum Himmel aus nutzbar ist. So ist das System seit 2023 auch in der Seeschifffahrt verfügbar. Die älteren Satelliten ohne Laserlink-Ausrüstung fungieren nur als Transponder zu den landbasierten Bodenstationen, decken also nur Landflächen und küstennahe Seegebiete ab.

Bedingt durch die Bahnneigung der im Umlauf befindlichen Starlink-Satelliten ist die Versorgungsdichte um den 53. Breitengrad besonders hoch.

Die erste Ausbaustufe besteht aus 1584 Satelliten in etwa 550 km Höhe, bei der je 22 Satelliten auf 72 Bahnebenen mit 53° Inklination verteilt wurden. In der aktuellen (2022^[veraltet]) Ausbauphase sollen bis zu 2824 weitere Satelliten in 540 bis 570 km Höhe folgen.

Im dritten Schritt möchte SpaceX bis zu 7518 Satelliten in Polarorbits in rund 340 km Höhe befördern. Die Anträge für 30.000 weitere Satelliten nennen Bahnhöhen von 328 bis 614 km.

Aus der für Satelliten relativ geringen Bahnhöhe (Low Earth Orbit (LEO)) resultieren 4 Effekte:

• Kurze Signallaufzeiten in den Datenverbindungen zwischen Nutzer am Boden und Satellit. Ein Beispiel: 300 km Strecke werden mit Lichtgeschwindigkeit in einer Millisekunde durchlaufen.
• Jeder Satellit wird vergleichsweise stark durch die vorhandene Atmosphäre via Luftwiderstand abgebremst. Ohne Antrieb verlieren Satelliten vergleichsweise schnell an Bahnhöhe und treten nach einigen Jahren in die tiefere Erdatmosphäre ein, wo sie verglühen.
• Geringe Sichtweite einzelner Satelliten, eine durchgängige Internetverbindung benötigt daher viele Satelliten.
• Aus Sicht der Empfänger bewegen sich die Satelliten schnell durch den Himmel. Antennen müssen dieser Bewegung folgen.

Die Satelliten geben ihre Zuständigkeit für ein Gebiet kontinuierlich an andere Satelliten weiter. Seit September 2021 werden neue Satelliten mit Laser-Datenverbindungen ausgestattet, um untereinander Daten ohne Kontakt zu einer Bodenstation austauschen zu können.

Durch das System Starlink soll Hochgeschwindigkeitsverbindung zum Internet (laut veralteten Dokumenten von 2016 mit bis zu 1 Gbit/s pro Nutzer) zur Verfügung gestellt werden. Die vom Satelliten bereitgestellte Datenrate müssen sich hierbei alle Nutzer einer jeden Zelle teilen, wodurch die nutzbare Datenrate bei einer steigenden Nutzerzahl naturgemäß sinkt. Die nutzbare Gesamtkapazität des Systems soll bei etwa 1 Tbit/s je 60 Satelliten liegen, was etwa 3,3 Tbyte/s in der ersten Ausbaustufe entspricht.

 

Die Starlink-Satelliten haben eine ungewöhnliche, extrem flache Bauform. Dadurch können sie beim Start aufeinandergestapelt werden, was im Vergleich mit herkömmlichen Starthalterungen Gewicht und Platz einspart. Die Satelliten der ersten Generation verwendeten vier Phased-Array-Antennen und einen Hallantrieb mit Kryptongas, das preiswerter als das üblicherweise genutzte Xenon ist. Mittels optischer Sensorik und Zugriff auf die Weltraumobjektdatenbank des North American Aerospace Defense Command können die Starlink-Satelliten selbständig Weltraummüll ausweichen. Die Lebensdauer der ersten Satellitengeneration war auf fünf Jahre ausgelegt; danach sollten weiterentwickelte Satelliten zum Einsatz kommen.

Die Datenübertragung zu den Bodenstationen erfolgt in K_u- und K_a-Frequenzbändern. Als Kommunikationsbandbreite der ersten Satellitengeneration gab Elon Musk etwa 40 bis 50 Gbit/s pro Satellit an. Wegen geographischer Gegebenheiten seien davon etwa 15 Gbit/s nutzbar.

 

Für die Nutzer des Systems produziert SpaceX eigene Terminals. Diese besitzen eine auf einem Stab montierte, mit Elektromotoren mechanisch ausgerichtete und elektronisch nachgeführte Phased-Array-Antenne. In der ersten Geräteversion war die Antenne rund und hatte einen Durchmesser von 59 cm. In den USA erhielt das Unternehmen im März 2020 eine Generallizenz für den Betrieb von einer Million dieser Geräte. In den Anfangsjahren verkaufte SpaceX die Terminals unter Herstellkosten, um Kunden zu gewinnen. Durch Anhebung der Preise und Optimierung der Herstellung konnte im Jahr 2023 der Break Even erreicht werden, sodass mit der Hardware keine Verluste mehr erwirtschaftet werden.

Mit Starlink erfolgt der Internetanschluss bislang sowohl für den Downstream wie auch für den Upstream über die Satellitenverbindung des Terminals. Ab 2024 sollen auch Direktverbindungen mit Mobilfunkgeräten zu den Starlink-Satelliten möglich sein.

Laut eigenen Angaben hatte Starlink Stand Anfang 2024 etwa 2,2 Millionen Kunden weltweit, wobei 59 % der Nutzer in den Vereinigten Staaten ansässig waren. Die Terminals produziert das Unternehmen seit 2024 in einer eigenen Fabrik in Bastrop nahe der texanischen Hauptstadt Austin.

Tests und Prototypen

Am 22. Februar 2018 brachte eine Falcon 9 neben dem spanischen Erdbeobachtungssatelliten Paz auch die beiden Starlink-Test-Satelliten Tintin A und Tintin B ins All. Die beiden Satelliten waren 110 cm × 70 cm × 70 cm groß und wogen etwa 400 kg. An Bord hatten sie einen Steuerungscomputer, einen Antrieb, Systeme zur Positions- und Lageregulierung sowie Kommunikationssysteme für die Kommunikation der Satelliten untereinander. Sie kommunizierten mit insgesamt sieben Bodenstationen, und zwar immer nur für etwa eine Viertelstunde pro Tag, um den sonstigen Funkverkehr nicht zu stören. Nach Abschluss der Tests wurden beide Satelliten im Oktober 2020 zum Absturz gebracht.

 

Eine Vorserie von 60 Satelliten wurde im Mai 2019 gestartet. Sie wurden in 440 km Höhe ausgesetzt; von dort bewegten sich 53 der Satelliten mit eigenem Antrieb in ihre Zielumlaufbahn bei 550 km. Drei der 60 Satelliten wurden im Juni 2019 aufgegeben, nachdem der Funkkontakt verloren gegangen war. Alle diese Testsatelliten verglühten mittlerweile beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre, die letzten beiden im Oktober 2022.

Am 3. September 2020 gab SpaceX bekannt, dass zwei der Starlink-Satelliten im Orbit bereits mit Kommunikationslasern („Spacelasers“) bestückt seien und erste Tests erfolgreich waren.

Produktivbetrieb

Ende Oktober 2021 beendete Starlink die Beta-Phase und befindet sich seitdem im Produktivbetrieb. SpaceX gab damals an, dass der Ausbau durch die Chipknappheit ausgebremst werde. Im September 2021 produzierte SpaceX nach eigenen Angaben wöchentlich etwa 5000 Endgeräte, und Anfang 2022 wöchentlich bis zu 45 Satelliten.

Ende April 2022 befanden sich über 2100 Starlink-Satelliten im Erdorbit, von denen 1715 bereits ihren Einsatzorbit erreicht hatten. Ende November 2022 autorisierte die FCC zunächst weitere 7.500 von knapp 30.000 beantragten Satelliten der zweiten Generation (Version 2).

Frühestens ab dem 4. Quartal 2024 sollen wesentlich größere Starlink-Satelliten der dritten Generation („v3“) mit der vollständig wiederverwendbaren SpaceX-Großrakete Starship gestartet werden.

Starlink bietet seit 2020 in verschiedenen Ausbaustufen weltweiten Internetzugang.

Kontinent	Land	Start	Anmerkungen
seit 2020
Nordamerika	Vereinigte Staaten  Vereinigte Staaten	März 2020
seit 2021
Nordamerika	Kanada  Kanada	Jan. 2021
Europa	Vereinigtes Konigreich  Vereinigtes Königreich Deutschland  Deutschland	März 2021
Ozeanien	Neuseeland  Neuseeland Australien  Australien	Apr. 2021
Europa	Osterreich  Österreich Niederlande  Niederlande Belgien  Belgien	Mai 2021
Europa	Irland  Irland Danemark  Dänemark	Juli 2021
Europa	Portugal  Portugal Schweiz  Schweiz	Aug. 2021
Südamerika	Chile  Chile	Sep. 2021
Europa	Polen  Polen Italien  Italien Tschechien  Tschechien	Okt. 2021
Nordamerika	Mexiko  Mexiko
Europa	Kroatien  Kroatien Schweden  Schweden	Nov. 2021
Europa	Litauen  Litauen	Dez. 2021
seit 2022
Europa	Spanien  Spanien Slowakei  Slowakei Slowenien  Slowenien	Jan. 2022
Ozeanien	Tonga  Tonga	Feb. 2022	von SpaceX als Katastrophenhilfe vermarktet (Vulkanausbruch und Tsunami)
Europa	Bulgarien  Bulgarien
Südamerika	Brasilien  Brasilien
Europa	Ukraine  Ukraine		von SpaceX als Katastrophenhilfe vermarktet, auch zur Steuerung ukrainischer Waffensysteme genutzt (Russischer Überfall auf die Ukraine 2022)
Europa	Rumänien  Rumänien Griechenland  Griechenland Lettland  Lettland	Apr. 2022
Europa	Ungarn  Ungarn	Mai 2022
Europa	Frankreich  Frankreich	Juni 2022	ursprünglicher Start: Mai 2021, Bewilligung annulliert am 5. April 2022, wiederbewilligt am 2. Juni 2022
Europa	Nordmazedonien  Nordmazedonien
Europa	Luxemburg  Luxemburg	Juli 2022
	Dominikanische Republik  Dominikanische Republik
Europa	Moldau Republik  Moldau Estland  Estland Norwegen  Norwegen	Aug. 2022
Südamerika	Kolumbien  Kolumbien
Europa	Malta  Malta	Sep. 2022
Asien	Iran  Iran		von SpaceX als Reaktion auf die Zensur des Internets durch den iranischen Staat vermarktet, der auf die Proteste gegen den Kopftuchzwang reagierte
Asien	Japan  Japan	Okt. 2022
	Jamaika  Jamaika
Europa	Finnland  Finnland	Nov. 2022
seit 2023
Südamerika	Peru  Peru	Jan. 2023
Afrika	Nigeria  Nigeria
Südamerika	Kolumbien  Kolumbien
Europa	Island  Island	Feb. 2023
Afrika	Ruanda  Ruanda
Asien	Philippinen  Philippinen
	Haiti  Haiti	März 2023
Südamerika	Ecuador  Ecuador
Mittelamerika	El Salvador  El Salvador	Apr. 2023
Mittelamerika	Panama  Panama	Mai 2023
Afrika	Mosambik  Mosambik	Juni 2023
	Trinidad und Tobago  Trinidad und Tobago
Europa	Zypern Republik  Zypern	Juli 2023
Mittelamerika	Guatemala  Guatemala
Afrika	Kenia  Kenia
Asien	Malaysia  Malaysia
Afrika	Malawi  Malawi
	Bahamas  Bahamas	Aug. 2023
Afrika	Sambia  Sambia	Okt. 2023
Asien	Georgien  Georgien	Nov. 2023
Afrika	Benin  Benin
Asien	Malediven  Malediven
Mittelamerika	Costa Rica  Costa Rica
Mittelamerika	Honduras  Honduras	Dez. 2023
Afrika	Eswatini  Eswatini
Südamerika	Paraguay  Paraguay
seit 2024
Asien	Mongolei  Mongolei	März 2024
Südamerika	Argentinien  Argentinien
Europa	Albanien  Albanien	Apr. 2024
Ozeanien	Mikronesien Foderierte Staaten  Föderierte Staaten von Mikronesien

Betrieb in Deutschland

In Deutschland wurde im November 2020 die Starlink Germany GmbH gegründet. Sie hat ihren Sitz in Frankfurt am Main. Diese soll für den Betrieb des Starlink-Netzes in Deutschland zuständig sein. Deutschland liegt in Breitengraden (47,2…54,9° N), in denen in den USA und Kanada bereits 2020 der Beta-Betrieb von Starlink begann.

SpaceX stellte bei der Bundesnetzagentur (BNetzA) Anträge für die Frequenzzuteilung für Nutzerterminals und drei Gateways. Diesen Anträgen wurde für ein Jahr zur Evaluierung stattgegeben. Die Gateways werden demnach im Ka-Band bei 27,5…29,1 GHz (Uplink) und 17,3…18,6 GHz (Downlink) betrieben. Die Nutzerzugänge werden bei 10,95…12,7 GHz (Downlink) und 14,0…14,5 GHz (Uplink) im Ku-Band betrieben. Die maximale Strahlungsleistung der Nutzerterminals im Ku-Band darf 38 dBW betragen. Bei einem Antennengewinn von 34 dBi entspricht dies einer Sendeleistung von etwa 2,5 W.

In Absprache mit den zuständigen Behörden stellte Starlink bei der Flutkatastrophe 2021 mehrere Antennenschüsseln für betroffene Regionen zur Verfügung. Trotz schwerer Schäden an der lokalen Infrastruktur konnte das Projekt eine schnelle, notdürftige Sicherstellung ziviler Kommunikation über das Internet gewährleisten.

Satelliten in einigen hundert Kilometern Höhe können in den Stunden vor der Morgen- und nach der Abenddämmerung sichtbar sein. Jeder Satellit kann nur dann einen sichtbaren Lichtpunkt bilden, wenn er von der Sonne beschienen ihr Licht reflektiert und der Himmel nächtlich dunkel ist. Da die Satelliten durchwegs in niedriger Bahnhöhe umlaufen, darf die Sonne noch nicht allzu tief unter dem Horizont stehen, damit die Satellitenbahn noch von Sonnenlicht erreicht wird. Auffällig werden Starlink-Satelliten, wenn sie als kurze Kette von Lichtpunkten – längs dieser Kette – über den Himmel ziehen. Jeder einzelne Lichtpunkt ist im Vergleich zu Sternen schwach. Eine geradlinige Reihe von geschätzt 10-12 solcher Lichtpunkte innerhalb eines Gesamtwinkels von etwa 2 Daumenbreiten wird vom Sehsinn in seiner Gesamtheit als ein ausgedehntes Objekt interpretiert und ist in seiner Gesamtheit trotz der geringen Helligkeit der Einzelpunkte gut erkennbar. Die „wandernde Lichterkette“ läuft – als grobe Schätzung der Winkelgeschwindigkeit – binnen 60 Sekunden 60 Winkelgrade weit am Himmel.

 

 

Weltraumschrott

Ein Hauptkritikpunkt an Systemen wie Starlink ist die mögliche Entstehung und Anhäufung von Weltraumschrott. Die US-amerikanische Aufsichtsbehörde Federal Communications Commission (FCC) will Satellitenbetreiber künftig dazu verpflichten, Satelliten nach Ablauf ihrer Lebensdauer wieder aus dem Orbit zu holen. Die Starlink-Satelliten sollen über genügend Treibstoffreserven verfügen, um sie am Ende ihrer Nutzungsdauer wieder aus der Umlaufbahn zu entfernen – vorausgesetzt, bis dahin tritt kein technischer Defekt auf. Auf der Höhe der Starlink-Satelliten genügt bereits die atmosphärische Reibung, um sie nach einem Ausfall der Steuerung innerhalb von fünf Jahren zurück auf die Erde stürzen zu lassen. Durch eine niedrige Aussetzhöhe (der Zielorbit wird mit eigenem Antrieb erst nach Monaten erreicht) verglühen Satelliten, die von Anfang an eine Funktionsstörung aufweisen, besonders schnell. Im Februar 2022 wurden beispielsweise 38 neu gestartete Starlink-Satelliten durch einen Sonnensturm beschädigt und konnten ihre Soll-Position nicht erreichen. Innerhalb von zwei Wochen stürzten sie auf die Erde zurück.

Kollisionsrisiken

Am 3. Dezember 2021 warf die Ständige Vertretung der Volksrepublik China bei den Vereinten Nationen in Wien SpaceX in einer Verbalnote an den Generalsekretär der Vereinten Nationen vor, die Chinesische Raumstation am 1. Juli und 21. Oktober 2021 durch unangekündigte Kursänderungen jeweils eines Starlink-Satelliten in Kollisionsgefahr gebracht und zu Ausweichmanövern gezwungen zu haben. Obwohl das Büro für bemannte Raumfahrt die tagesaktuellen Orbitaldaten der Station auf seiner Webseite in englischer Sprache veröffentliche, habe der Satellit Starlink-1095 zwischen dem 16. Mai und 24. Juni 2021 ein unabgesprochenes Deorbit-Manöver durchgeführt und sich im weiteren Verlauf der Bahn der Raumstation genähert. Der Satellit Starlink-2305 habe sich der Bahn der Raumstation im Oktober auf dem Weg zu seinem Betriebsorbit genähert. Aufgrund des Wolf Amendments und der gesamtpolitischen Situation fand keine direkte Kommunikation zwischen SpaceX und der Abteilung für Waffenentwicklung der Zentralen Militärkommission (China), dem Betreiber der Raumstation, statt. Daraufhin erklärte das Außenministerium der Volksrepublik China am 10. Februar 2022, dass China dazu bereit sei, für derartige Fälle ein Kommunikationsprotokoll mit den USA einzurichten. Die USA hingegen sagten, dass das Kollisionsrisiko zu gering war, um zu handeln. SpaceX gibt an, dass China keine geplanten Manöver seiner Raumstation veröffentlicht, SpaceX aber dennoch versucht, Starlink-Satelliten von der Station fernzuhalten.

Störung des Nachthimmels und der Astronomie

 

Seit 2020 wurden Starlink-Satelliten – vor allem direkt nach der Aussetzung als „Satellite Trains“ – als neuartige helle Himmelserscheinung wahrgenommen. Seit 2022 ist dies aufgrund der geänderten Bauweise seltener geworden.

Die erste Serie von 60 Starlink-Prototypen erschien in den Tagen nach dem Start überraschend hell am Himmel. Astronomen äußerten daraufhin die Befürchtung, dass große Konstellationen wie Starlink das Bild des Nachthimmels prägen und Beobachtungen mit optischen Teleskopen beeinträchtigen könnten. Außerdem könnten die zur Datenkommunikation eingesetzten Funksignale radioastronomische Beobachtungen stören. Nachdem Astronomieverbände wie die American Astronomical Society ihre Besorgnis geäußert hatten, begann SpaceX mit der Übermittlung von Bahndaten, damit die Auswirkungen besser untersucht werden können. Beim Start Starlink L2 im Januar 2020 wurde einer der Satelliten (Starlink-1130 „Darksat“) testweise schwarz eingefärbt. Für den Regelbetrieb war diese Abdunklungsmethode jedoch nicht geeignet, da sie das Thermomanagement des Satelliten beeinträchtigte. Beim Start Starlink L7 im Juni 2020 wurden helle Flächen eines der Satelliten (Starlink-1436 „VISOR“) mit Sonnenlicht-Abschirmungen versehen, um eine geringere Helligkeit des Satelliten am Nachthimmel zu erreichen. In der Folge stattete SpaceX mehr als 4500 Starlink-Satelliten mit diesen Abdunklungsschirmen aus. Da diese jedoch die Laserverbindungen zwischen neueren Starlink-Satelliten stören, wurden sie durch dielektrische Spiegel ersetzt, während manche Flächen der Satelliten schwarz eingefärbt sind. Die mit Starlink erprobte Abdunklungstechnik verkauft SpaceX auch an andere Satellitenhersteller.

SpaceX verzichtete auch auf ursprünglich geplante Bahnen der zweiten Ausbaustufe in 1100 bis 1325 km Höhe und platziert bislang alle Satelliten unterhalb von 600 km, was deren Sichtbarkeit in der Dämmerung verkürzt und die Verweildauer defekter Satelliten erheblich reduziert.

→ Siehe: Liste der Starlink-Satellitenstarts

 

Commons: Starlink – Sammlung von Bildern und Videos

• Starlink-Website, SpaceX
• Aktuelle Positionen der Starlink-Satelliten

• Internetzugang über Satellit
• Liste kommerzieller Satellitenkonstellationen