Bei welcher Geschwindigkeit bricht die Kommunikation zwischen Sender und Empfänger ab?
Wie schnell muss sich die Antenne eines Telefons zum Sender/Empfänger hinbewegen/von ihm wegbewegen, dass die elektromagnetischen Wellen so rotverschoben/blauverschoben sind, dass man nicht telefonieren könnte.
Wie schnell müsste ein Flugzeug fliegen, dass dessen Antennen und die Sendern/Empfängern in seiner Flugrichtung wegen der Rotverschiebung/Blauverschiebung nicht mehr über die normale für die Signalübertragung vorgesehene Wellenlänge miteinander in Kontakt stehen?
6 Antworten
Die Geschwindigkeit, mit der sich die Antenne eines Telefons vom Sender/Empfänger entfernt oder auf ihn zubewegt, um eine rotverschobene oder blauverschobene elektromagnetische Welle zu erzeugen, die die Telefonkommunikation stören würde, hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Frequenz des Signals, der Geschwindigkeit der Antenne und der relativen Bewegung zwischen dem Telefon und dem Sender/Empfänger.
Grundsätzlich würde eine Antenne, die sich mit annähernd Lichtgeschwindigkeit bewegt, eine stark blauverschobene oder rotverschobene elektromagnetische Welle erzeugen, die die Kommunikation stören würde. Da die Lichtgeschwindigkeit jedoch nicht erreicht werden kann, ist es unwahrscheinlich, dass eine normale Bewegung der Antenne, die im Allgemeinen viel langsamer als die Lichtgeschwindigkeit ist, eine ausreichende Verschiebung erzeugen würde, um die Kommunikation zu stören.
Es ist auch wichtig zu beachten, dass moderne drahtlose Kommunikationssysteme in der Regel Mechanismen zur Fehlerkorrektur und zum Umgang mit Signalstörungen haben, die durch die Bewegung der Antenne verursacht werden.
Elektromagnetische Wellen gleich welcher Wellenlänge auch immer breiten sich im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit aus. Im "Nicht-Vakuum" ist es ein bischen weniger, man rechnet aber dort auch immer mit der Lichtgeschwindigkeit selbst.
Wie der moderne Flugbetrieb (inklusive Mach-X-Flugzeugen, Raketen etc) zeigt, ist es bisher noch zu keinem "Abriss" der Kommunikation gekommen - es sei denn, man versucht, über zellulare Mobiltelephone zu telefonieren. Das geht in der Regel NICHT - abe rnicht wegen der Geschwindigkeit, sondern weil das Signal aus dem Flugzeug von zuvielen Basis-Stationen gleichzeitig empfangen und nicht vernünftig gerouted werden kann. Das war übrigens 2001 auch schon so. Damals war es sogar noch schlimmer, da weniger Basis-Stationen auf niedrigeren Frequenzen zur Verfügung standen.
Aber zurück zu Deiner Frage:
Im Endeffekt musst Du mit Lichtgeschwindigkeit fliegen, um schneller zu sein, als Dein Funksignal - was wir - wenn wir an Einstein hängen bleiben - nicht geschehen wird.
Was man aber bei geringeren Geschwindigkeiten erlebt, ist die Zeit, welche das Funksignal für den Hin- und Rückweg benötigt. Dies kennt man von der Kommunikation mit Raumsonden - wie beispielsweise Voyger 1 & 2, welche inzwischen unser Sonnensystem verlassen haben.
Man kann den Sonden immer noch Signale schicken - aber auf die Rückantwort wartet man einige zig Minuten - abhängig von deren aktueller Distanz zur Erde.
Sprich: Ein Echtzeit-Gespräch ist noch nicht einmal mit dem Mars drinnen, sollte man jemals dort landen. Wenn ich mich recht entsinne, waren es hier 8 Min Verzögerung. Selbst ein Funksignal zum Mond benötigt ungefähr 1,5 Sekunden, bis es dort angekommen ist (grob überschlagen bei mittlerer Mond-Erde-Distanz).
Wann es technisch nicht mehr klappt kann ich nicht sagen, da ja die Empfänger typischer Weise einstellbar sind, kann das sehr lange klappen.
Aber wenn man sich mal doof stellt und sagt, dass man innerhalb der Spezifikationen für ein Frequenzband bleiben will, dann sind das typischer Weise sowas wie +-20 ppm erlaubte Abweichung zur Mittenfrequenz.
Bei so niedrigen Geschwindigkeiten kann man noch näherungsweise annehmen, dass der Verschiebungsfaktor v/c ist, also: v/c = 20*10^-6
Ergibt v = ~6000 m/s
Auf der Erde wirst du solche Geschwindigkeiten also nicht erreichen, außer du willst hier weg, dann musst du sogar noch schneller sein.
Das hängt von der Wellenlänge der Funkübertragung und der Bandbreite des Empfängers ab.
Analoge Übertragungen sind da sehr tollerant, also Radio, Flugfunk usw.
Bei bestimmten Digitalfunkdiensten sieht das bereits anders aus. Bluetooth lässt sich leicht durch Bewegung stören. Da reich es schon das Handy am langen Arm schnell zu bewegen so dass die Musik im Earbud kurz aussetzt.
Auch bei modernen Handys darf man sich nicht schneller als wenige Meter pro Sekunde relativ zum Handymast bewegen ohne dass die Frequenzverschiebung so groß wird, dass die Übertragung nicht mehr funktioniert. Das würde man leicht mit einem Fahrrad schaffen. Deswegen misst das Handy die Frequenz die vom handymast kommt und rechnet einen Korrekturfaktor aus mit dem es seine Sendefrequenz verschiebt. Damit kann man sich dann bis zur Schallgeschwindigkeit bewegen, also auch aus einem Flugzeug heraus telefonieren.
Der Korrekturfaktor wird übrigens dazu benutzt live Staukarten (z.B. Google Maps oder Tom Tom) zu ermöglichen. Die Geschwindigkeit mit der sich die Handys bewegen ist segr genau bekannt (relativ zum Mast) und auch der Ort kann brauchbar genau erfasst werden. So weiß die Staukarte dann an welchen Stellen des Straßennetzes wie schnell gefahren wird.
Noch ein Vermerk: Ich glaube dass bei 5G die Daten nicht mehr in alle Richtungen ausgestrahlt werden, sondern diese spezifisch auf den Ort des Empfängers gerichtet sind. Hierbei wäre es so, dass wenn man sich zu schnell bewegt die Daten nicht mehr den Empfänger erreichen, da dieser bereits nicht mehr am selben Fleck ist.
Allerdings habe ich keine Ahnung wie schnell man dafür sein müsste, oder wie groß der Bereich ist, auf den Daten gesendet werden