Rechner für Signallaufzeiten im Weltraum: Wie lange Nachrichten durch das All brauchen

Warum Nachrichten im Weltraum Zeit brauchen

Funksignale und Licht bewegen sich gleich schnell, mit etwa 300.000 km pro Sekunde. Das reicht, um die Erde in einer einzigen Sekunde etwa siebeneinhalb Mal zu umrunden, deshalb kommen Nachrichten auf der Erde scheinbar ohne jede Verzögerung an.

Der Weltraum ist jedoch riesig. Der Mond ist im Durchschnitt 384.400 km entfernt, ein Signal braucht also etwa 1,3 Sekunden bis dorthin. Sonnenlicht benötigt etwa 8 Minuten und 20 Sekunden für die 150 Millionen km bis zur Erde, das Sonnenlicht auf Ihrem Gesicht hat die Sonne also vor mehr als acht Minuten verlassen. Je weiter es hinausgeht, desto mehr werden aus diesen Sekunden Minuten und Stunden.

Der Rechner teilt die Entfernung durch die Lichtgeschwindigkeit, um die einfache Laufzeit zu ermitteln, und verdoppelt sie dann für Hin- und Rückweg: eine Nachricht hin und eine Antwort zurück. Für die allergrößten Entfernungen rechnet die Astronomie in Lichtjahren, einer Einheit, die im Einsteigerleitfaden zum Weltraum einfach erklärt wird.

Ein Gespräch mit dem Mars

Mars und Erde umkreisen die Sonne mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, deshalb ändert sich der Abstand zwischen ihnen ständig, von etwa 55 Millionen km bei der größtmöglichen Annäherung bis zu etwa 400 Millionen km im größten Abstand. Ein Signal braucht etwa 3 bis 22 Minuten, um diese Strecke in eine Richtung zurückzulegen.

Stellen Sie sich ganz alltäglich vor, Sie sagen jemandem auf dem Mars Hallo. Selbst unter den besten Bedingungen würden Sie etwa sechs Minuten auf eine Antwort warten. Im ungünstigsten Fall könnten Sie Wasser aufsetzen, eine Tasse Tee trinken und würden immer noch warten, denn Hin- und Rückweg können bis zu 44 Minuten dauern. Ein normales Gespräch mit Rede und Gegenrede ist schlicht nicht möglich.

Je weiter es hinausgeht, desto länger wird das Warten. Licht braucht etwa 33 bis 54 Minuten bis zum Jupiter und etwa 67 bis 92 Minuten bis zum Saturn. Eine Nachricht an den nächsten Stern jenseits der Sonne, rund 4,2 Lichtjahre entfernt, wäre etwa 4,2 Jahre unterwegs, und es würde mehr als 8 Jahre dauern, bis überhaupt eine Antwort zurückkommen könnte.

Warum die Signallaufzeit Autonomie notwendig macht

Die Signallaufzeit erklärt, warum sich ein Rover auf dem Mars nicht live per Joystick steuern lässt. Bis jemand auf der Erde einen Felsen im Kamerabild sähe und auf Stopp drückte, wäre der Rover längst viele Minuten weitergerollt. Alles, was eine schnelle Reaktion erfordert, muss an Bord geschehen.

Hier kommt KI an Bord ins Spiel. Software auf einem Raumfahrzeug oder Rover kann Gefahren erkennen, einen sicheren Weg wählen, die Instrumente richtig ausgerichtet halten und entscheiden, welche Bilder zuerst zur Erde geschickt werden sollten. Der Leitfaden zu KI und der Raumfahrtwirtschaft betrachtet diese Autonomie neben anderen Einsatzmöglichkeiten von KI im Weltraum, und der Blogbeitrag über das Delegieren an KI fern der Erde untersucht, was es bedeutet, Entscheidungen an eine Maschine zu übergeben, die Millionen Kilometer entfernt ist.

Die Arbeit rund um die Verzögerung planen

Teams, die weit entfernte Raumfahrzeuge betreiben, arbeiten in einem Rhythmus statt in einem Gespräch. In der Regel schicken sie den Plan für einen ganzen Tag auf einmal, lassen das Raumfahrzeug ihn selbstständig ausführen, prüfen dann die Ergebnisse, sobald die Daten eintreffen, und gestalten damit den nächsten Plan.

Die Maschine kümmert sich um die Details von Moment zu Moment, doch Menschen entscheiden weiterhin, wozu die Arbeit dient, welche Risiken vertretbar sind und was als Nächstes versucht wird. Diese Balance zwischen Autonomie und menschlichem Urteilsvermögen ist dieselbe Frage, die KI auch auf der Erde aufwirft, behandelt im Briefing darüber, wer für KI-Entscheidungen verantwortlich ist.

Die Perspektive von Nicole Junkermann

Nicole Junkermann beschreibt KI oft als Werkzeug, das Menschen bei Entscheidungen hilft, während das letzte Urteil bei den Menschen bleibt. Die Signallaufzeit macht diesen Gedanken sehr greifbar. Ein Rover auf dem Mars muss zwischen zwei Nachrichten selbstständig handeln, doch die Ziele, die Grenzen und die Auswertung dessen, was geschehen ist, bleiben bei den Menschen auf der Erde.

Aus ihrer Sicht ist das auch für KI näher an unserem Alltag ein nützliches Modell: Systemen klare Ziele und sinnvolle Grenzen geben, ihre Arbeit überprüfen und die Verantwortung für das Ergebnis bei Menschen belassen. Wie sie es auf ihrer Website formuliert: „Progress only matters if it is human led and human shaped.“ („Fortschritt zählt nur, wenn er von Menschen geführt und geprägt ist.“)

Wenn Sie weiter selbst ausprobieren möchten, sehen Sie mit dem Orbitrechner, wie die Höhe die Geschwindigkeit verändert, ermitteln Ihr Gewicht und Alter auf anderen Planeten oder unternehmen eine größere Rundreise zu Mond, Mars und darüber hinaus.