TinyGS – Satellitenempfang für alle:
Ein neues DIY-Projekt bei OE9NGH

Satellitenfunk muss nicht zwangsläufig teuer, kompliziert oder nur etwas für große Bodenstationen sein. Das Projekt TinyGS zeigt sehr eindrucksvoll, dass bereits mit günstiger ESP32- und LoRa-Hardware eine eigene kleine Satelliten-Bodenstation aufgebaut werden kann. Damit wird der Empfang von Satellitentelemetrie auch für Funkamateure, Maker, Technikinteressierte und Jugendliche niederschwellig möglich.

Für die Amateurfunkstation OE9NGH ist TinyGS daher ein besonders interessantes neues DIY-Projekt. Es verbindet klassische Funktechnik mit moderner Mikrocontroller-Technik, LoRa-Datenübertragung, Satellitenbahnen, Telemetrie und Open Source.

Was ist TinyGS?

TinyGS steht sinngemäß für ein kleines, offenes und weltweit verteiltes Satelliten-Bodenstationsnetzwerk. Ziel des Projekts ist es, mit preisgünstiger Hardware Signale kleiner Satelliten, Wetterballons oder anderer fliegender Objekte zu empfangen und diese Daten in ein gemeinsames Netzwerk einzuspeisen.

Der besondere Reiz liegt darin, dass die einzelne Bodenstation sehr kompakt und kostengünstig aufgebaut werden kann. Häufig genügt bereits ein ESP32-LoRa-Board, eine passende Antenne, WLAN-Zugang und die vorhandene TinyGS-Firmware. Damit wird aus einem kleinen Mikrocontroller-Modul eine echte Satelliten-Empfangsstation.

Die empfangenen Daten werden nicht nur lokal angezeigt, sondern können an das TinyGS-Netzwerk weitergeleitet werden. Dadurch entsteht aus vielen einzelnen Stationen ein weltweites Empfangsnetz.

Wie ist TinyGS entstanden?

Die Entstehung von TinyGS ist eng mit kleinen Satellitenprojekten verbunden. Ursprünglich entstand das Projekt im Umfeld von LoRa-Satelliten und wurde anfangs als einfache Groundstation-Lösung für kleine Satelliten entwickelt.

Die Grundidee war naheliegend: Kleine Satelliten senden oft nur mit geringer Leistung und sind von einem bestimmten Standort aus nur wenige Minuten sichtbar. Eine einzelne Bodenstation kann daher nur einen kleinen Teil der ausgesendeten Daten empfangen. Wenn jedoch weltweit viele kleine Empfangsstationen verteilt sind, verbessert sich die Abdeckung erheblich.

Genau daraus entwickelte sich TinyGS: ein offenes, gemeinschaftliches Netzwerk vieler kleiner Bodenstationen, das Satellitentelemetrie sammelt und für Betreiber, Entwickler und Interessierte nutzbar macht.

Warum wurde TinyGS geschaffen?

TinyGS wurde geschaffen, um den Zugang zur Satellitentechnik deutlich zu vereinfachen. Satellitenempfang sollte nicht nur Universitäten, Forschungseinrichtungen oder professionellen Bodenstationen vorbehalten bleiben.

Moderne Kleinsatelliten wie CubeSats oder PocketQubes arbeiten oft mit begrenzter Sendeleistung. Gerade bei solchen Projekten ist es hilfreich, wenn möglichst viele Stationen auf der Erde Signale empfangen können. Jede einzelne TinyGS-Station trägt dazu bei, Datenpakete aufzunehmen, die sonst möglicherweise verloren gehen würden.

Damit erfüllt TinyGS mehrere Aufgaben:

• Empfang von Satellitentelemetrie
• Aufbau eines weltweiten offenen Groundstation-Netzwerks
• Unterstützung kleiner Satellitenprojekte
• Förderung technischer Bildung
• Niederschwelliger Einstieg in Funk- und Satellitentechnik

Telemetrie – die Lebenszeichen eines Satelliten

Ein wichtiger Begriff im Zusammenhang mit TinyGS ist Telemetrie. Darunter versteht man Mess- und Zustandsdaten, die ein technisches System aus der Ferne überträgt.

Bei Satelliten können das zum Beispiel folgende Daten sein:

• Batteriespannung
• Solarzellenspannung
• Temperatur im Satelliten
• Status des Bordcomputers
• Betriebsmodus
• Signalstärke
• Lage- oder Bewegungsdaten
• Nutzlastdaten

Für Satellitenbetreiber sind solche Informationen besonders wichtig. Ein Satellit im Orbit kann nach dem Start nicht einfach repariert oder direkt überprüft werden. Seine Telemetriedaten sind daher oft die wichtigste Möglichkeit, seinen Zustand zu beurteilen.

Wer mit einer TinyGS-Station solche Daten empfängt und weiterleitet, leistet somit einen echten Beitrag zu einem technischen Gemeinschaftsprojekt.

LoRa – robuste Datenübertragung mit geringer Leistung

TinyGS nutzt vor allem Signale auf Basis von LoRa. LoRa steht für Long Range und wurde ursprünglich für energiearme Datenübertragung über größere Entfernungen entwickelt.

In der IoT-Welt wird LoRa beispielsweise für Sensoren, Umweltmessungen, Zähler, einfache Steuerungen oder Telemetrie eingesetzt. Die Datenrate ist zwar vergleichsweise gering, dafür können Signale auch bei schwacher Empfangslage noch ausgewertet werden.

Für kleine Satelliten ist das interessant, weil dort Energie, Platz und Gewicht stark begrenzt sind. Ein LoRa-Sender kann mit relativ geringer Leistung einfache Telemetriedaten übertragen. Genau hier setzt TinyGS an: Die Bodenstationen empfangen diese Daten und leiten sie an das Netzwerk weiter.

LEO-Satelliten und der Dopplereffekt

Viele Satelliten, die für TinyGS interessant sind, befinden sich in einer niedrigen Erdumlaufbahn, dem sogenannten Low Earth Orbit, kurz LEO. Solche Satelliten bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit um die Erde und sind von einem bestimmten Standort aus meist nur wenige Minuten sichtbar.

Diese schnelle Bewegung führt zu einem bekannten Effekt in der Funktechnik: dem Dopplereffekt.

Der Dopplereffekt beschreibt die scheinbare Frequenzverschiebung eines Signals, wenn sich Sender und Empfänger relativ zueinander bewegen. Nähert sich ein Satellit, erscheint seine Sendefrequenz etwas höher. Entfernt er sich wieder, erscheint sie etwas niedriger.

Im Satellitenfunk ist das keine theoretische Kleinigkeit, sondern eine praktische Herausforderung. Besonders bei schmalbandigen digitalen Signalen kann eine Frequenzabweichung dazu führen, dass der Empfang schlechter wird oder ganz ausbleibt.

Für Technikinteressierte ist gerade dieser Zusammenhang besonders spannend. Man erkennt unmittelbar, dass Satelliten nicht einfach „irgendwo oben“ stehen, sondern sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen und diese Bewegung direkte Auswirkungen auf den Funkempfang hat.

Warum TinyGS besonders für Funkamateure interessant ist

Dass viele Funkamateure an TinyGS teilnehmen, ist wenig überraschend. Amateurfunk war schon immer ein Experimentierfeld für neue technische Entwicklungen. Funkamateure beschäftigen sich mit Antennen, Funkwellenausbreitung, digitalen Betriebsarten, Satellitenkommunikation, SDR-Technik, Mikrocontrollern und selbstgebauten Funkanlagen.

Genau diese Interessen passen sehr gut zu TinyGS.

Funkamateure bringen für ein solches Projekt viele wertvolle Erfahrungen mit:

• Verständnis für Antennen und deren Anpassung
• Erfahrung mit schwachen Signalen
• Kenntnisse über Frequenzen, Bandbreiten und Störungen
• Interesse an digitalen Betriebsarten
• Freude am Experimentieren
• Bereitschaft, Erfahrungen mit anderen zu teilen

TinyGS ist damit kein Ersatz für klassische Amateurfunkaktivitäten, sondern eine sehr schöne Ergänzung. Es verbindet moderne IoT-Technik mit Satellitenfunk und ermöglicht praktische Experimente mit realen Signalen aus dem Weltraum.

TinyGS als neues DIY-Projekt bei OE9NGH

Die Amateurfunkstation OE9NGH beschäftigt sich bereits seit vielen Jahren mit Funktechnik, Antennen, Amateurfunkbetrieb und technischen Eigenbauprojekten. Neben klassischem Amateurfunk und moderner digitaler Technik ist auch Satellitenfunk ein besonders interessantes Betätigungsfeld.

Ein TinyGS-System passt daher hervorragend in dieses Umfeld. Während größere Satellitenfunkanlagen oft mit Parabolantennen, Up- und Downconvertern, frequenzstabilisierten Oszillatoren und leistungsfähigen Funkgeräten arbeiten, verfolgt TinyGS einen bewusst einfachen Ansatz.

Ein kleines ESP32-LoRa-Board, eine passende Antenne und etwas Konfigurationsarbeit reichen aus, um erste Satellitensignale zu empfangen. Genau diese Mischung aus Einfachheit und technischer Tiefe macht das Projekt so reizvoll.

Für OE9NGH bietet TinyGS mehrere interessante Möglichkeiten:

• Erweiterung der Station um LoRa-Satellitenempfang
• praktische Experimente mit ESP32- und LoRa-Technik
• Empfang und Weiterleitung echter Satellitentelemetrie
• Dokumentation der Erfahrungen für andere Funkamateure
• Motivation für Jugendliche und technische Einsteiger

Geringe Hardwarekosten und vorhandene Firmware

Ein großer Vorteil von TinyGS sind die überschaubaren Hardwarekosten. Während manche Satellitenfunkanlagen schnell mehrere hundert oder sogar tausend Euro kosten können, ist der Einstieg in TinyGS deutlich günstiger.

Typische Hardware für eine einfache TinyGS-Station besteht aus:

• ESP32-LoRa-Board, zum Beispiel von LilyGO, TTGO oder Heltec
• integriertem oder externem LoRa-Modul
• passender Antenne für das verwendete Frequenzband
• WLAN-Verbindung
• USB-Netzteil oder andere Stromversorgung
• optional: Gehäuse, Außenantenne, Filter oder LNA

Besonders angenehm ist, dass die Firmware für TinyGS bereits verfügbar ist. Man muss also nicht die gesamte Software selbst entwickeln. Die vorhandene Firmware übernimmt viele grundlegende Aufgaben, darunter Konfiguration, Empfangsbetrieb, Netzwerkverbindung und Weiterleitung der empfangenen Daten.

Dadurch ist der Einstieg auch für Menschen möglich, die zwar technisches Interesse mitbringen, aber nicht sofort eine komplette Empfangssoftware selbst schreiben möchten.

Der niederschwellige Einstieg als besondere Stärke

Gerade der einfache Einstieg ist eine der größten Stärken von TinyGS. Man kann klein beginnen und die Station später Schritt für Schritt verbessern.

Ein erster Aufbau kann mit einer einfachen Antenne erfolgen. Später lässt sich das System erweitern, zum Beispiel durch:

• bessere Außenantenne
• rauscharmen Vorverstärker
• Bandpassfilter
• verlustarmes Koaxialkabel
• wetterfestes Gehäuse
• optimierten Standort

Damit eignet sich TinyGS sowohl für Einsteiger als auch für erfahrene Funkamateure. Anfänger können erste Erfahrungen sammeln, während Fortgeschrittene ihre Station technisch optimieren und Empfangsvergleiche durchführen können.

Technische Bildung und Inspiration für Jugendliche

Ein besonders wichtiger Aspekt von TinyGS ist der Bildungswert. Das Projekt kann Jugendliche und junge Technikinteressierte auf sehr praktische Weise an moderne Technik heranführen.

Wer eine TinyGS-Station aufbaut, kommt automatisch mit vielen Themen in Berührung:

• Mikrocontroller und Embedded-Systeme
• ESP32-Programmierung
• LoRa-Datenübertragung
• Antennentechnik
• Satellitenbahnen
• Telemetrie
• Funkwellenausbreitung
• Dopplereffekt
• Netzwerktechnik
• Open-Source-Projekte

Das ist Technik zum Anfassen. Wenn nach dem ersten erfolgreichen Empfang ein Datenpaket im Dashboard erscheint, wird aus Theorie plötzlich Praxis. Ein kleines Board auf dem Basteltisch empfängt Daten aus dem Weltraum. Genau solche Erlebnisse können Begeisterung auslösen.

Gerade in einer Zeit, in der Jugendliche täglich digitale Technik nutzen, ist es wichtig, ihnen auch zu zeigen, wie diese Technik funktioniert. TinyGS bietet dafür einen ausgezeichneten Einstieg.

Vorteile für Teilnehmer am TinyGS-Netzwerk

Wer eine TinyGS-Station betreibt und Daten liefert, profitiert auf mehreren Ebenen.

• Man lernt moderne Funk- und Satellitentechnik praktisch kennen.
• Man wird Teil eines weltweiten Open-Source-Netzwerks.
• Man unterstützt reale Satellitenprojekte durch Empfangsdaten.
• Man kann die eigene Empfangsleistung mit anderen Stationen vergleichen.
• Man sammelt Erfahrung mit Antennen, LoRa, ESP32 und Telemetrie.
• Man kann die Station schrittweise verbessern und dokumentieren.

Das Projekt ist damit nicht nur ein technisches Spielzeug, sondern eine sinnvolle Beteiligung an einem globalen Gemeinschaftsprojekt.

TinyGS und die Zukunft kleiner Satellitenprojekte

Kleine Satelliten werden immer wichtiger. Universitäten, Vereine, Forschungseinrichtungen und private Entwickler setzen zunehmend auf CubeSats, PocketQubes und andere kompakte Satellitenplattformen.

Diese Satelliten benötigen Empfangsinfrastruktur. Nicht jedes Projekt kann weltweit eigene Bodenstationen betreiben. Genau hier können offene Netzwerke wie TinyGS helfen.

Je mehr Menschen eine TinyGS-Station betreiben, desto wertvoller wird das Netzwerk. Jede zusätzliche Station verbessert die Chance, Daten während eines Überflugs zu empfangen. So entsteht aus vielen kleinen privaten Stationen eine leistungsfähige gemeinschaftliche Infrastruktur.

Fazit: Kleine Hardware, großer Lerneffekt

TinyGS ist ein faszinierendes Beispiel dafür, wie weit man heute mit günstiger Hardware, offener Software und technischer Neugier kommen kann.

Aus einem kleinen ESP32-LoRa-Board wird eine Satelliten-Bodenstation. Aus vielen Bodenstationen wird ein weltweites Empfangsnetz. Aus einzelnen Datenpaketen wird wertvolle Telemetrie.

Für die Amateurfunkstation OE9NGH ist TinyGS ein ideales neues DIY-Projekt. Es verbindet Amateurfunk, Satellitentechnik, LoRa, Mikrocontroller, Open Source und technische Bildung auf sehr praktische Weise.

Besonders schön ist der niederschwellige Einstieg. Man muss nicht sofort eine große Anlage aufbauen. Man kann klein beginnen, erste Erfahrungen sammeln und das System später weiter verbessern.

Damit ist TinyGS nicht nur für erfahrene Funkamateure interessant, sondern auch für Jugendliche, Maker und alle, die einen praktischen Zugang zur Satellitenfunktechnik suchen.

Satellitentechnik beginnt hier nicht in einem großen Kontrollzentrum, sondern auf dem eigenen Basteltisch.

GNU