Der Längstwellensender Grimeton: wie eine rotierende Stahlscheibe die Welt erreichte

14. September 2026

Keine Röhre, kein Halbleiter, sondern eine tonnenschwere, rotierende Stahlscheibe, die mit über 2000 Umdrehungen pro Minute reine Hochfrequenz aus purer Mechanik presst: So funktioniert der letzte noch betriebsfähige Maschinensender der Welt, der bis heute im schwedischen Grimeton steht. Nachdem ich vom Besuch der Anlage selbst schon erzählt habe, geht es in diesem Artikel um die Technik dahinter, um einen Sender, der schon bei seiner Einweihung 1925 technisch fast schon wieder veraltet war und trotzdem bis 1995 im aktiven Einsatz blieb. Vom Generator über die Antenne bis zur Tastung mit 200 Kilowatt Sendeleistung, ganz ohne Schalter.

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Der Maschinensender in der Reihenfolge des Antriebsstrangs, von links nach rechts: Elektromotor, Getriebe, Alternator.

Ein Sendernetz für eine Welt ohne verlässliche Kabel: Wer heute mit einem Klick eine Nachricht um den Globus schickt, kann sich kaum vorstellen, dass interkontinentale Kommunikation vor hundert Jahren fast ausschließlich über Unterseekabel lief. Teure, empfindliche Kupferadern am Meeresgrund, die im Krieg schnell durchtrennt waren und im Frieden von den Kabelgesellschaften und ihren Gebühren kontrolliert wurden.

Funktelegrafie über sehr lange Wellen war die einzige technisch mögliche Alternative, die ganze Ozeane in einem Sprung überbrücken konnte, ohne ein einziges Kabel zu verlegen. Die Betriebskosten lagen deutlich unter denen der Kabeltelegrafie, und man machte sich unabhängig von fremden Leitungen. Das Problem war nur, dass es 1904 noch keine Elektronenröhren gab, die bei solchen Leistungen und Frequenzen brauchbar gewesen wären. Wer einen kontinuierlichen, sauberen Träger erzeugen wollte, statt der gedämpften Schwingungen eines Funkensenders, musste sich etwas anderes einfallen lassen.

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Weltkarte im Besucherzentrum von Grimeton mit den Standorten der weltweit errichteten Alexanderson-Sender, unter anderem in den USA, auf Hawaii, in Wales und Polen.

General Electric baute daraufhin rund zwanzig sogenannte Alexanderson-Alternatoren, mechanische Wechselstromgeneratoren, die Hochfrequenz direkt aus der Drehbewegung erzeugten. Siebzehn davon gingen zwischen 1918 und 1924 tatsächlich in Betrieb, in den Vereinigten Staaten, auf Hawaii, in Wales und Polen, und eben in Grimeton in Südschweden.

Schweden hatte dabei noch ein zusätzliches Motiv. Während des Ersten Weltkriegs waren die Seekabelverbindungen des neutralen Landes zeitweise unterbrochen, das Land war von der Außenwelt praktisch abgeschnitten. Der Reichstag bewilligte deshalb 1920 den Bau einer eigenen, von fremden Kabeln unabhängigen Funkverbindung nach Übersee, mit einem Budget von 4,85 Millionen Kronen.

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Senderhalle und Kühlteich der Station Grimeton (SAQ), erbaut 1924. Im Vordergrund das Wasserbassin, das als Kühlteich für den geschlossenen Kühlkreislauf des Alexanderson-Alternators und der Flüssigkeitswiderstände dient. Das erwärmte Kühlwasser wird hier rückgekühlt und anschließend erneut durch den 50-Tonnen-Generator gepumpt – eine technische Voraussetzung für die extreme Frequenzstabilität von 17,2 kHz.

Von den weltweit gebauten Anlagen ist heute nur noch Grimeton funktionsfähig erhalten, alle anderen wurden spätestens 1948 stillgelegt oder verschrottet. Seit 2004 steht die Station als Weltkulturerbe unter besonderem Schutz und sendet einige Male im Jahr, unter anderem an Heiligabend, eine kurze Morsebotschaft auf 17,2 Kilohertz, die von Funkamateuren und Radiobastlern in ganz Europa mit Begeisterung mitgeschnitten wird.

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Besucherzentrum und Sendemast der Station Grimeton (SAQ). Das Besucherzentrum wurde 2004 erbaut, nachdem die Anlage von der UNESCO zum Weltkulturerbe erklärt wurde. Links davon ragt einer der sechs 127 Meter hohen Sendemasten der Alexanderson-Antenne empor – jene Konstruktion, an der die zwölf 2,2 km langen Kupferdrähte aufgehängt sind, mit denen der Längstwellensender seine Morsezeichen auf 17,2 kHz abstrahlt.
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Blick aus dem Restaurant „Matsalen“ im Besucherzentrum der Station Grimeton (SAQ) auf die historische Senderhalle. Das 2004 eröffnete Besucherzentrum wurde nach der Anerkennung als UNESCO-Welterbe errichtet und beherbergt heute Ausstellung, Shop und Gastronomie. Im Hintergrund erhebt sich die 1924 fertiggestellte Senderhalle, in der der 200-kW-Alexanderson-Alternator – der weltweit letzte betriebsfähige Maschinensender – bis heute für den Längstwellenbetrieb auf 17,2 kHz bewahrt wurde. Von hier aus spannt sich die Alexanderson-Antenne mit ihren zwölf 2,2 km langen Kupferdrähten, die an sechs 127 m hohen Stahlmasten mit 46 m breiten Querarmen aufgehängt sind.

Wie man überhaupt auf diese Idee kam: Vor Alexanderson hatten sich bereits mehrere Ingenieure an einem hochfrequenten Wechselstromgenerator versucht, unter anderem Tesla sowie Parsons und Ewing bei Siemens, aber keiner kam über etwa 15 Kilohertz hinaus. Reginald Fessenden beauftragte 1904 General Electric mit einer Maschine für 100 Kilohertz, und die Aufgabe landete beim jungen schwedischstämmigen Ingenieur Ernst Alexanderson.

Bevor überhaupt ein Prototyp gebaut wurde, stand die Frage im Raum, ob ein Eisenkern bei dieser Frequenz nicht schlicht durch Wirbelströme verglühen würde. Alexanderson testete dafür im Labor besonders dünne schwedische Eisenbänder in starken Magnetfeldern bei Frequenzen bis 200 Kilohertz und stellte fest, dass dieses Material bis 100 Kilohertz gut brauchbar blieb. Fessenden selbst widersprach ihm dabei zunächst und bestand auf einem Holzkern, weil er von der Schmelzgefahr überzeugt war, ein schönes Beispiel dafür, dass selbst erfahrene Funkpioniere die physikalischen Grundlagen ihrer eigenen Erfindung noch nicht sicher einschätzen konnten.

Die eigentliche Herausforderung lag aber in der Mechanik, nicht in der Elektrik. Die Maschine musste mit sehr hoher Drehzahl laufen, und dabei traten Effekte auf, für die es noch keine etablierte Theorie gab: elastische Verformung der rotierenden Scheibe unter Fliehkraft, Erwärmung durch Luftreibung, kritische Drehzahlen, bei denen die Welle mit ihrer eigenen Unwucht in Resonanz gerät. Alexanderson musste hier teilweise selbst Grundlagenarbeit leisten und entwickelte unter anderem eine eigene empirische Formel für die Luftreibungsverluste einer schnell rotierenden Scheibe. Für die Form des Rotors griff er auf eine bereits bewährte Konstruktion aus einem völlig anderen Fachgebiet zurück, die Laval-Dampfturbine, die ähnliche Fliehkraftprobleme schon gelöst hatte.

Getestet wurde am Ende nicht im Labor, sondern im scharfen Betrieb. 1906 stand die erste funktionierende Maschine, zwei Kilowatt bei 100 Kilohertz, wurde in Fessendens Station in Brant Rock, Massachusetts eingebaut, und der berühmte erste Rundfunkversuch mit Sprache und Geigenmusik an Heiligabend 1906 war zugleich der erste echte Funktionstest der neuen Technik. Von dort ging es in klaren Sprüngen weiter, 1917 eine 50-Kilowatt-Maschine in New Brunswick, New Jersey, die im Ersten Weltkrieg für den transatlantischen Nachrichtenverkehr genutzt wurde, und 1918 schließlich die erste 200-Kilowatt-Maschine, die zum Vorbild für das spätere RCA-Sendernetz wurde und in fast unveränderter Form auch nach Grimeton kam.

Bau und Einweihung in Grimeton: Der Bau der Anlage begann im November 1922 auf einer Anhöhe nahe Varberg an der schwedischen Westküste. Der Standort musste mehrere Bedingungen erfüllen: gute Bodenleitfähigkeit für das Erdungssystem, freie Sicht entlang des Großkreises nach New York über offenes Salzwasser, und genug Abstand von der Küste, um außerhalb der Geschützreichweite damaliger Kriegsschiffe zu liegen. Neben Antenne und Senderhaus mit ursprünglich zwei Alternatoren entstand gleich eine kleine Siedlung mit Wohnhäusern für die Mitarbeiter und ihre Familien.

Der reguläre Sendebetrieb unter dem Rufzeichen SAQ begann bereits am 1. Dezember 1924, zunächst noch auf einer etwas anderen Wellenlänge von 18.600 Metern. Die offizielle Einweihung mit König Gustav V. und dem Erfinder persönlich fand erst am 2. Juli 1925 statt, dem sogenannten Alexandersondagen, nachdem die letzten Anlagenteile fertiggestellt waren.

Interessant ist der historische Treppenwitz dabei, dass zu diesem Zeitpunkt die Röhrentechnik bereits im Begriff war, genau diese Art von Maschinensender innerhalb weniger Jahre komplett zu verdrängen. Grimeton war bei seiner feierlichen Einweihung technikgeschichtlich betrachtet schon fast ein Auslaufmodell.

Der Maschinensender: wenn ein Elektromotor zum Funksender wird: Das Herzstück der Anlage erzeugt Hochfrequenz nicht mit einer Röhre oder einem Halbleiter, sondern rein mechanisch, direkt bei 17.200 Hertz. Der Läufer ist eine massive Stahlscheibe von 1,8 Metern Durchmesser und 7,5 Zentimetern Dicke, an deren Umfang 488 Schlitze eingearbeitet sind, gefüllt mit einem nichtmagnetischen Material. Es gibt also weder eine Wicklung noch Schleifringe am Läufer selbst.

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Herzstück des SAQ: Der 50 Tonnen schwere Maschinensender. Eine stählerne Rotorscheibe (1,6 m Durchmesser) rotiert mit 2.115 U/min. Ihre 488 Zähne induzieren in den 64 Statorwicklungen die Sendefrequenz von exakt 17,2 kHz. Der nur 1 mm breite Luftspalt erforderte höchste Präzision und aufwändige Kühlung. Die 200 kW Sendeleistung werden als Morsesignal (CW) auf die Alexanderson-Antenne gegeben.

Die eigentlichen Signalspulen sitzen fest im Ständer, insgesamt 64 Induktionswicklungen beidseitig des Läufers angeordnet, und werden über eine separate, mit 125 Volt Gleichspannung gespeiste Erregerwicklung mit einem konstanten Magnetfeld versorgt. Dreht sich die geschlitzte Scheibe durch den nur 0,4 Millimeter schmalen Luftspalt auf jeder Seite, verändert sich der magnetische Widerstand ständig, Zahn leitet den Fluss gut, Schlitz schlecht, wodurch in den Signalspulen eine saubere sinusförmige Wechselspannung induziert wird. Das ist im Kern ein Reluktanzgenerator, technisch also etwas ganz anderes als ein klassischer Synchrongenerator mit umlaufendem Polrad. Einen Kommutator, wie man ihn von Gleichstrommaschinen kennt, gibt es hier nicht, sondern nur diese massive, rein mechanisch wirkende Zahnscheibe.

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Nahaufnahme: Das 50 Tonnen schwere Herzstück des SAQ: Die Rotorscheibe (1,6 m Durchmesser) mit 488 Zähnen rotiert mit 2.115 U/min und erzeugt im Stator exakt 17,2 kHz. Der nur 1 mm breite Luftspalt erforderte höchste Präzision und eine aufwändige Wasser- und Ölkühlung. Die 200 kW Sendeleistung werden als Morsesignal (CW) auf die Alexanderson-Antenne gegeben.

Aus der gewünschten Frequenz und der Zähnezahl ergibt sich die nötige Drehzahl direkt: 17.200 Hertz geteilt durch 488 Zähne ergeben 35,245 Umdrehungen pro Sekunde, also rund 2115 Umdrehungen pro Minute. Angetrieben wird der Läufer über ein Getriebe mit einer Übersetzung von etwa 1 zu 3 von einem Asynchronmotor mit zweiphasigem Ständer, der über zwei Scott-geschaltete Transformatoren aus dem Netz gespeist wird.

Der Rotor dieses Antriebsmotors ist dagegen dreiphasig ausgeführt und über Schleifringe nach außen geführt, mit einem Flüssigkeitswiderstand im Rotorkreis, dazu weiter unten mehr. Den engen Luftspalt zwischen Läufer und Ständer bekam man durch äußerst präzise Fertigung in den Griff, durch die Anlehnung an bewährte Turbinenbauweisen, und durch ein temperaturkompensiertes Lager, das die Wärmedehnung der Bauteile bei der Betriebstemperatur von rund 90 Grad Celsius ausgleicht.

Damit die dünnen Statorwicklungen bei dieser für rotierende Maschinen ungewöhnlich hohen Frequenz nicht durch Wirbelströme im Eisen thermisch überlastet werden, ist der Ständer zudem nicht aus den sonst üblichen gestanzten Blechpaketen aufgebaut, sondern aus sehr dünn gewickeltem Eisenband. Die vielen kleinen Teilspannungen der 64 Sektorspulen, jede für sich rund 100 Volt bei 30 Ampere, werden schließlich auf die Primärseite eines großen Transformators geführt und dort zu einem einzigen kräftigen Ausgangssignal von rund 2000 Volt bei 200 Kilowatt Hochfrequenzleistung zusammengefasst, das dann erst zur Antenne geht.

Antenne und Antennenanpassung: Bei 17,2 Kilohertz beträgt die Wellenlänge über 17 Kilometer, eine klassische Viertelwellen-Vertikalantenne wäre also weit über vier Kilometer hoch und damit unbaubar. Man setzte deshalb auf eine elektrisch verkürzte, stark kapazitiv belastete Konstruktion, die sogenannte Alexanderson-Antenne.

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Je 127 m hoch, mit 46 m breiten Querarmen und 380 m Abstand zueinander. Zwölf 2,2 km lange Kupferdrähte bilden die Sendeantenne, gespeist über Hochfrequenztransformatoren vom Alexanderson-Alternator.

Sechs 127 Meter hohe Gittermasten tragen 46 Meter breite Traversen, an denen zwölf jeweils 2,2 Kilometer lange Kupferdrähte als Dachkapazität aufgehängt sind. Von jedem Mast führt der eigentliche Strahler senkrecht nach unten und wird über eine Verlängerungsspule mit dem Erdnetz verbunden, sodass am Ende sechs parallel geschaltete, praktisch phasengleiche Vertikalstrahler zusammenwirken.

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Die Aufnahme zeigt die Hochfrequenz-Einspeisung der Alexanderson-Antenne in Grimeton. Im Vordergrund steht das Variometer, eine große, luftgekühlte Abstimmspule, die das Antennensystem auf die Sendefrequenz von 17,2 kHz in Resonanz bringt. Im Hintergrund befindet sich das HF-Transformatorhaus, in dem der Antennentransformator untergebracht ist. Er koppelt die vom Alternator erzeugte Energie induktiv auf die Antenne und enthält zudem die Schwingkreis-Komponenten für die Modulation des Morsesignals.

Elektrisch wirkt diese ganze Anordnung wie ein sehr kurzer, kapazitiv beladener Vertikalstrahler mit entsprechend niedrigem Strahlungswiderstand. Genau dieser niedrige Strahlungswiderstand ist der Grund, warum überhaupt eine derart gewaltige Generatorleistung nötig war, um am Ende eine nutzbare Feldstärke über den Atlantik zu bringen. Der Wirkungsgrad dieser Antenne liegt bei geschätzt rund 10 Prozent, ein für heutige Verhältnisse bescheidener Wert, der aber angesichts der schieren zur Verfügung stehenden Leistung ausreichte.

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Blick senkrecht nach oben vom Fuß des ersten Sendemastes der Station Grimeton (SAQ). 127 Meter Stahlkonstruktion ragen in den Himmel, gekrönt von 46 Meter breiten Querarmen. Zwölf Kupferdrähte mit einer Gesamtlänge von 2,2 Kilometern sind hier oben aufgehängt. Für Funkamateure ist dieser Anblick besonders faszinierend, wenn man bedenkt: Bei einer Sendefrequenz von 17,2 kHz beträgt die Wellenlänge rund 17,4 Kilometer. Dieser gigantische Turm ist also nur ein winziger, aber absolut entscheidender Bruchteil einer Antennenanlage, die seit 1924 elektromagnetische Wellen in die Welt sendet – ein eindrucksvolles Denkmal der frühen Funktechnik.

Damit der gesamte Schwingkreis aus Antenne, Zuleitung und der kapazitiven Dachlast bei 17,2 Kilohertz überhaupt in Resonanz kommt, wird die kapazitive Last der Antenne durch eine große, im Senderhaus als Kugelvariometer ausgeführte Abstimmspule kompensiert. Ergänzt wird das durch ein passendes Erdungs- beziehungsweise Gegengewichtssystem, wie es jede Vertikalantenne braucht, hier nur in einer Dimension, die zur Größe der gesamten Anlage passt.

Wie die Welle den Atlantik überquert: Eine Frequenz von 17,2 Kilohertz verhält sich in der Ausbreitung fundamental anders als Mittelwelle oder gar Kurzwelle, und das war für die Zuverlässigkeit des Dienstes entscheidend. Bei dieser Wellenlänge von über 17 Kilometern wird die Wellenausbreitung nicht mehr sinnvoll als einzelner Strahl beschrieben, der an der Ionosphäre reflektiert wird, so wie man es von Kurzwelle kennt. Stattdessen bildet sich ein Wellenleiter zwischen der Erdoberfläche und der unteren Ionosphäre, genauer der sogenannten D-Schicht in etwa 70 bis 90 Kilometern Höhe.

Weil die Wellenlänge selbst schon in der Größenordnung der Höhe dieses Hohlraums liegt, muss man die Ausbreitung wellenoptisch statt strahlenoptisch betrachten, ähnlich wie sich Mikrowellen in einem Hohlleiter verhalten. Das Ergebnis ist eine erstaunlich verlustarme, sehr stabile Übertragung über extrem große Entfernungen, deutlich zuverlässiger als der launische Kurzwellenfunk mit seinem unsteten Ionosphärenreflex.

Ein Tag-Nacht-Effekt bleibt dennoch spürbar. Die D-Schicht liegt tagsüber, wenn die Sonne sie stärker ionisiert, niedriger als nachts, was die effektive Höhe des Wellenleiters und damit Laufzeit und Phasenlage des empfangenen Signals messbar verändert. Dieser Effekt ist bei Grimeton so ausgeprägt und gut reproduzierbar, dass VLF-Sender wie dieser bis heute auch von Geophysikern zur Untersuchung der oberen Atmosphäre genutzt werden.

Vom Wetter im alltäglichen Sinn, Regen, Wind oder Bewölkung, ist die Ausbreitung selbst kaum betroffen, ganz anders als etwa bei Richtfunk im Gigahertzbereich. Was mit der Jahreszeit tatsächlich schwankt, ist nicht die Dämpfung der Nutzwelle, sondern der Störpegel beim Empfänger: Gewitteraktivität irgendwo auf der Welt erzeugt breitbandige atmosphärische Störungen, die sich über denselben Erde-Ionosphäre-Wellenleiter ausbreiten und im Sommer deutlich stärker ausfallen als im Winter. Die eigentliche Herausforderung beim Empfang lag also nicht in einem schwankenden Nutzsignal, sondern in einem schwankenden Rauschteppich, dem man mit gerichteten Empfangsantennen begegnete.

Wie das Signal am anderen Ende ankam: Ebenso wie in Grimeton stand auch auf amerikanischer Seite der Empfänger nicht neben dem eigenen Sender. Die Antwort aus Grimeton lief über eine eigene Empfangsstation namens SAK in Kungsbacka, rund 25 Kilometer südlich von Göteborg, während die amerikanischen Gegenstationen ihrerseits getrennte Empfangsanlagen betrieben. Der Grund ist immer derselbe: ein 200-Kilowatt-Sender in unmittelbarer Nähe würde jeden Empfänger schlicht übersteuern, ganz unabhängig davon, wie gut dessen Antenne abgestimmt ist.

Für den Empfang selbst kam in Kungsbacka eine 13,4 Kilometer lange, zweidrähtige Beverage-Antenne zum Einsatz, nur etwa neun Meter über dem Boden gespannt und exakt auf Amerika ausgerichtet. Das Funktionsprinzip einer solchen Wanderwellenantenne unterscheidet sich grundlegend von dem einer Rahmen- oder späteren Ferritantenne. Eine ankommende Wellenfront verschiebt entlang des langen, am fernen Ende mit einem passenden Widerstand abgeschlossenen Drahtes fortlaufend Ladungsträger, die sich in Richtung des Empfängeranschlusses phasenrichtig aufaddieren, während Signale aus der Gegenrichtung zum Abschlusswiderstand hin laufen und dort praktisch ohne Reflexion absorbiert werden. Damit entsteht eine ausgeprägte, tatsächlich einseitig gerichtete Charakteristik genau zur Gegenstation hin, kein reines Achter-Diagramm wie bei einer Rahmenantenne, sondern eine Vorzugsrichtung mit ordentlicher Rückwärtsdämpfung.

Eine Ferritantenne, wie sie aus heutigen Mittel- und Langwellenradios bekannt ist, kam aus zwei Gründen nicht infrage. Zum einen gab es sie schlicht noch nicht, brauchbare Ferritkerne für Hochfrequenzzwecke wurden erst in den 1940er Jahren bei Philips entwickelt und fanden erst in den 1950er Jahren Eingang in Rundfunkempfänger, zwei Jahrzehnte nach dem Bau von Kungsbacka. Zum anderen hätte sie das eigentliche Problem gar nicht gelöst: eine Ferritstab- oder Rahmenantenne liefert lediglich ein Achter-Diagramm, sie unterdrückt Störungen quer zu ihrer Achse, kann aber nicht zwischen den beiden Richtungen entlang dieser Achse unterscheiden. Für eine Verbindung, bei der Nutzsignal und ein Großteil der atmosphärischen Störungen aus ganz unterschiedlichen Himmelsrichtungen eintreffen, war genau diese Fähigkeit zur einseitigen Richtwirkung entscheidend, und die bietet nur eine als Wanderwellenantenne aufgebaute Beverage-Antenne. In Kungsbacka ging man sogar noch einen Schritt weiter und kombinierte zwei entgegengesetzt ausgerichtete Antennen zu einem sogenannten Barrage-Empfangsprinzip, bei dem spezielle Phasenschieber in den Eingangsfiltern die Signale beider Antennen so überlagerten, dass unerwünschte Richtungen noch weiter unterdrückt wurden.

Die Empfänger selbst waren zu dieser Zeit bereits vollständig mit Elektronenröhren bestückt, allerdings nicht als einfacher rückgekoppelter Audion-Einröhrenempfänger, wie ihn viele aus der Frühzeit des Rundfunks kennen, und auch nicht als Superhet mit Frequenzumsetzung auf eine Zwischenfrequenz. Verwendet wurde ein klassischer Geradeausempfänger vom Typ 3-V-2, also drei Hochfrequenzverstärkerstufen vor dem Detektor und zwei Stufen Niederfrequenzverstärkung danach, alles unmittelbar auf 17 bis 18 Kilohertz abgestimmt. Ein Frequenzwandel auf eine Zwischenfrequenz, wie ihn ein Superhet vornimmt, bot bei einem einzelnen, fest bekannten Kanal keinen Vorteil, der zusätzliche Aufwand für Mischstufe und Oszillator wäre hier überflüssig gewesen. Als Detektor kam ein Synchrondetektor zum Einsatz, der mit einem lokal erzeugten, auf den Träger synchronisierten Referenzsignal arbeitete und damit sauberer und trennschärfer demodulierte als ein einfacher Hüllkurvengleichrichter. Kopiert wurde je nach Tempo entweder direkt per Kopfhörer oder, bei den höheren Geschwindigkeiten von bis zu 500 Zeichen pro Minute, automatisch über einen Streifenschreiber, der den Morsecode als sichtbare Striche auf einen Papierstreifen prägte.

Der Transduktor: Tasten, ohne zu schalten: Wer zum ersten Mal hört, dass hier mit 200 Kilowatt telegrafiert wurde, fragt sich zu Recht, wie man eine derartige Leistung überhaupt im Takt der Morsezeichen ein- und ausschalten konnte, ohne dass jeder Kontakt sofort verglüht. Die Antwort ist, dass man es gar nicht versucht hat. Der Alternator dreht während des gesamten Sendebetriebs unverändert weiter und liefert die ganze Zeit dieselbe mechanische Leistung.

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Der Transduktor moduliert das 17,2-kHz-Signal des Alexanderson-Alternators mit den Morszeichen. Zwei tonnenförmige, ölgekühlte Gehäuse beherbergen die vierbeinigen Ferritkerne: Im gesättigten Zustand (Taste offen) kurzschließt die Leistungswicklung die Antenne, weniger als 10 % der Generatorleistung erreichen sie. Wird die Taste gedrückt, fällt die Steuerspannung ab, der Kern entsättigt und die Hochfrequenz fließt zur Antenne. Die massiven Kupferrohre dienen als wassergekühlte Wicklungen und HF-Leitungen, die Isolatoren trennen die Steuer- von der Leistungsebene. Wegen der enormen Verlustleistung im Kurzschlussbetrieb ist eine Ölkühlung zwingend erforderlich.

Getastet wird stattdessen der Antennenkreis selbst, über einen Transduktor, im Grunde eine gesteuerte Drossel mit Eisenkern. Ein über die Morsetaste geschaltetes Gleichstromsignal in einer Steuerwicklung verändert dabei die wirksame Induktivität einer zweiten Spule, die Teil des Antennensystems ist. Ist die Morsetaste nicht gedrückt, schließt der Magnetverstärker die Steuerwicklung vereinfacht gesagt kurz, wodurch der auf 17,2 Kilohertz abgestimmte Sendekreis so weit verstimmt wird, dass nur noch etwa neun Prozent des normalen Antennenstroms fließen und praktisch nichts abgestrahlt wird.

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Gesamtansicht des Transduktors. Hier können die Besucher ein erklärendes Informationsvideo betrachten.

Drückt der Telegrafist die Taste, hebt der Transduktor diese Verstimmung wieder auf, der Kreis kommt in Resonanz, und annähernd die volle Leistung geht auf die Antenne. Ganz vollständig lässt sich der Sendekreis dabei nie in einen wirklich stummen Zustand versetzen, ein kleiner Restträger bleibt auch in den Tastpausen messbar, was in der Praxis aber keine Rolle spielt.

Der eigentliche Clou dabei ist das Kräfteverhältnis: ein Steuersignal von wenigen Ampere reicht aus, um einen Antennenstrom von rund hundert Ampere zu beeinflussen, ein Verhältnis von etwa 15 Dezibel. Damit lässt sich mit einer vergleichsweise winzigen Steuerleistung eine Hochfrequenzleistung von 200 Kilowatt kontrollieren, ein trägheitsloser Leistungsschalter ganz ohne bewegliche Teile und ohne jeden Funken, umgesetzt allein durch die nichtlineare Eigenschaft eines gesättigten Eisenkerns. Die höchste damit erreichbare Telegrafiergeschwindigkeit lag bei etwa 100 Wörtern pro Minute.

Drehzahlregelung mit Soda: Da die Sendefrequenz unmittelbar von der Läuferdrehzahl abhängt, musste diese außerordentlich konstant gehalten werden. Gefordert war eine Genauigkeit von etwa 10 Hertz, bezogen auf 17.200 Hertz also eine Toleranz von nur rund 0,6 Promille. Ursachen für Schwankungen waren zum einen die Instabilität der damaligen Stromnetze, zum anderen, viel gravierender, die starken Laständerungen durch den Telegrafiebetrieb selbst.

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Die Flüssigkeitswiderstände im Maschinenraum der Station Grimeton (SAQ). Im Vordergrund rechts die beiden mit Natriumkarbonatlösung gefüllten Tanks, die als regelbare Flüssigkeitswiderstände (Rheostate) dienen. Jeder Behälter ist etwa zwei Meter hoch, gefüllt mit Wasser und Soda. Über Pumpen wird der Flüssigkeitsstand – und damit der elektrische Widerstand – stufenlos verändert. Im Sendebetrieb wird ein zweiter Widerstand zugeschaltet, um die Drehzahl des 375-kW-Antriebsmotors und somit die Sendefrequenz von exakt 17,2 kHz konstant zu halten. Die enorme Verlustwärme wird über einen Wärmetauscher an das stationseigene Kühlsystem abgeführt. Ein dritter Widerstand steht als Reserve bereit. Die Wahl der Chemikalie war dabei kein Zufall: Natriumkarbonat (Na₂CO₃) anstelle von Kochsalz (NaCl) verhindert die Entstehung von giftigem Chlorgas an den Elektroden – es entsteht lediglich das weniger gefährliche Knallgas (Wasserstoff und Sauerstoff). Zudem ist die Korrosion der Stahlelektroden deutlich geringer.

Zur groben Regelung dienten drei etwa 1,8 Meter hohe Behälter mit Elektroden, gefüllt mit einer Sodalösung, die als veränderliche Widerstände im Rotorkreis des dreiphasigen Antriebsmotors wirkten. Über Pumpen und ein verstellbares Wehr ließ sich der Flüssigkeitsspiegel in diesen Gefäßen und damit der wirksame elektrische Widerstand fein dosieren. Einer der drei Behälter diente als Anlasswiderstand für den Leerlauf und die Grunddrehzahl, ein zweiter war als Kompensationswiderstand vorgesehen, der dritte stand als Reserve bereit.

Der Kompensationswiderstand wurde dabei im Takt der Sendertastung parallel zum ersten geschaltet, also nicht zusätzlich in Reihe eingefügt, sondern elektrisch dazu parallel gelegt. Das senkt den wirksamen Gesamtwiderstand im Rotorkreis in genau dem Moment, in dem die Antenne beim Tasten schlagartig Leistung zieht und der Motor entsprechend mehr Drehmoment liefern muss. Ein niedrigerer Rotorwiderstand versteift die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie des Asynchronmotors, der Schlupf und damit der drohende Drehzahleinbruch unter der plötzlichen Zusatzlast fällt kleiner aus, die Frequenz bleibt stabiler.

Für die Feinregelung kam zusätzlich ein klassischer Vibrationsregler nach Art eines Tirrillreglers zum Einsatz, wie man ihn auch aus alten Kraftwerken oder als Laderegler in der frühen Kfz-Elektrik kennt. Eine Induktionsspule lieferte dazu den Istwert der tatsächlichen Generatorfrequenz, gewonnen über die Flanke der Resonanzkurve eines abgestimmten Schwingkreises und anschließende Gleichrichtung. Der Vergleich mit dem Sollwert steuerte darüber die Erregung eines separat erregten 500-Volt-Gleichstromgenerators, der wiederum die Feldwicklung des Antriebsmotors versorgte, ein vollständiger Regelkreis also, aufgebaut ganz ohne Elektronik im heutigen Sinn, allein mit Chemie, Hydraulik und Elektromechanik.

Kühlung: wo die Verlustleistung bleiben musste: In vielen Teilen der Anlage entsteht zwangsläufig Verlustwärme, in den Wicklungen von Alternator und Antriebsmotor ebenso wie in den Lagern und in der Schaltanlage. Der überwiegende Teil davon wird über eine Wasserkühlung abgeführt, deren Kühlwasser seine Wärme anschließend in einem eigens dafür angelegten Becken direkt vor dem Sendergebäude an die Umgebung abgibt, jenes Becken, das auf vielen Fotos der Anlage gut zu erkennen ist.

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Die beiden gusseisernen Kreiselpumpen mit ihren direkt angeflanschten Elektromotoren bilden das Herz des Kühlsystems. Sie zirkulieren das Kühlwasser für den 50 Tonnen schweren Alexanderson-Alternator und kühlen gleichzeitig die Flüssigkeitswiderstände mit ihrer Natriumkarbonatlösung. Diese präzise Temperaturregelung ist die Grundvoraussetzung dafür, dass der Generator seine Drehzahl von exakt 2.115 U/min halten kann – und somit die Sendefrequenz stabil bei 17,2 kHz bleibt. Ohne diese unscheinbaren Aggregate wäre der Dauerbetrieb des Längstwellensenders nicht möglich.

Nicht jede Komponente wird jedoch auf dieselbe Weise gekühlt. Besonders hoch belastete Relaiskontakte in der Schaltanlage sind stattdessen luftgekühlt, ein Luftstrom, der praktisch nebenbei auch den beim Schalten entstehenden Lichtbogen ausbläst und damit gleich zwei Probleme auf einmal löst. Der Transduktor wiederum, also der Magnetverstärker für die Tastung, ist ölgekühlt, was bei einem ständig mit hohen Feldstärken arbeitenden Bauteil dieser Größenordnung für eine gleichmäßige Wärmeabfuhr sorgt.

Schaltschränke und Überwachung: Neben Alternator, Antriebsmotor und Transduktor brauchte eine Anlage dieser Größenordnung eine ganze Reihe von Hilfseinrichtungen, die in der Maschinenhalle in zahlreichen Schaltschränken untergebracht waren. Dazu gehörten Öl- und Kühlwasserpumpen, Ventilatoren und die Pumpen für die Flüssigkeitswiderstände, die allesamt überwacht und gesteuert werden mussten.

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Ein Blick auf das elektromechanische Nervenzentrum des Längstwellensenders. Die massiven Schalthebel und die großen Zeigerinstrumente stammen aus der Bauzeit der Anlage im Jahr 1924. Hier laufen alle Fäden zusammen: Mit den großen Hebeln wurde der 375-kW-Antriebsmotor des Alexanderson-Alternators gestartet, die Hochspannung zugeschaltet und die Antennenanpassung reguliert. Die zahlreichen analogen Messinstrumente dienten der ständigen Überwachung von Spannung, Strom und Frequenz. Jeder Schaltvorgang musste von Hand ausgeführt werden – eine faszinierende Ingenieursleistung, die den Sender bis heute für den Amateurfunkbetrieb auf 17,2 kHz am Leben hält.

Für die Versorgung von Relais, Signallampen und den motorisch angetriebenen Stellgliedern sorgten eigene, selbsterregte Motorgeneratoren, die eine Gleichspannung von 125 beziehungsweise 250 Volt lieferten. Getrennt davon speiste ein fremderregter 500-Volt-Gleichstromgenerator die Feldwicklung des großen Antriebsmotors und war damit selbst Teil des beschriebenen Drehzahlregelkreises. Da die Station ursprünglich über zwei komplette Alternatoren verfügte, waren diese Hilfsgeneratoren durchgehend doppelt vorhanden, sodass beide Sendezüge unabhängig voneinander betrieben werden konnten.

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Die massiven, blanken Schalthebel für große Leistungen besitzen keinerlei Berührungsschutz. Was heute aus Sicherheitsgründen undenkbar wäre, war in der Pionierzeit der Funktechnik völlig üblich. Ein eindrucksvolles Zeugnis der Elektrotechnik der 1920er Jahre.

Jeder der 64 Hochfrequenzkreise aus den Sektorspulen des Alternators war zudem einzeln gegen Überspannung und Erdschluss abgesichert und mit einer eigenen Kontrolllampe am Transformator versehen, sodass ein Fehler in einer einzelnen Wicklung sofort lokalisiert werden konnte, ohne die gesamte Anlage abschalten zu müssen.

Wie viele Menschen den Sender betrieben, und wie sein Betrieb endete: Über die gesamte Betriebszeit hinweg lässt sich die Geschichte der Station gut an ihren Stationsleitern ablesen. Von 1924 bis 1929 leitete R. L. af Jochnick die Anlage, von 1929 bis 1969, also vierzig Jahre lang, prägte Hans Palmqvist den Betrieb wesentlich, von 1969 bis 1975 folgte Hilding Kvennerfeldt, und von 1975 bis 1999 schließlich Bengt Dågas, der unter dem Namen Mr. Grimeton bekannt wurde. Während des Zweiten Weltkriegs, als Schweden durch die Besetzung Dänemarks und Norwegens von der Außenwelt weitgehend abgeschnitten war, liefen die beiden vorhandenen Alternatoren im Wechsel praktisch im Dauerbetrieb, denn SAQ war zeitweise eine der ganz wenigen verbliebenen Verbindungen ins Ausland.

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Hier vereinen sich Steuerung und Überwachung: Vom Tisch aus gibt der Operator die Morszeichen über die Taste auf den Längstwellensender. Über Kopfhörer und den Empfänger wird das eigene 17,2-kHz-Signal permanent abgehört (Selbstkontrolle). Das Telefon-Switchboard diente der Signalweiterleitung, während der Telegrafenschreiber die Morszeichen zur Dokumentation auf Papierband aufzeichnete.

Die eigentliche Telegrafenzentrale für den kommerziellen Betrieb saß nicht in Grimeton selbst, sondern in Göteborg, von wo aus der Sender ferngetastet wurde. Die Telegramme wurden zunächst in Lochstreifen gestanzt und dann je nach Empfangsbedingungen mit bis zu 300 Zeichen pro Minute gesendet, ein einzelnes Wort kostete den Kunden ungefähr einen Stundenlohn.

Nach dem Zweiten Weltkrieg verlagerte sich der interkontinentale Funkverkehr zunehmend auf die Kurzwelle mit ihren kompakteren und billigeren Röhrensendern, wodurch der kommerzielle Telegrafiedienst über Grimeton allmählich an Bedeutung verlor. Die Anlage überlebte diesen Wandel nur, weil die schwedische Marine einen neuen Zweck für sie fand: Wellen in diesem Frequenzbereich dringen einige Meter tief ins Salzwasser ein, wodurch sich getauchte U-Boote erreichen ließen, wofür ein Kurzwellensender völlig ungeeignet gewesen wäre. Bis 1995 diente Grimeton auf diese Weise der U-Boot-Kommunikation, in technisch nach wie vor einwandfreiem Zustand, bevor das Militär sein Interesse verlor und die Anlage schließlich abgeschaltet wurde. 1996 wurde sie zum nationalen schwedischen Industriedenkmal erklärt, und am 2. Juli 2004 kam die Aufnahme in die UNESCO-Welterbeliste dazu.

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Ab Mitte der 1930er Jahre ersetzten Röhrensender die Längstwellentechnik für den transatlantischen Verkehr – die ersten Kurzwellensender wurden in der Senderhalle installiert. Sie dienten dem kommerziellen Telegrafieverkehr und dem Küstenfunk, unter anderem für den Funkverkehr mit Schiffen. Die Anlage blieb bis zur Einstellung des kommerziellen Dienstes im Jahr 1960 in Betrieb; einige der Sender wurden vom Betreiber selbst modifiziert und blieben noch Jahrzehnte länger erhalten.

Ein paar Details am Rande: Bemerkenswert ist, dass die weltweit gebauten Alexanderson-Alternatoren nicht nur der Telegrafie dienten. Bereits 1924 gelang über die Anlage in New Brunswick die erste Faxübertragung über den Atlantik, ein frühes Beispiel dafür, wie sich diese eigentlich für Morsetelegrafie entwickelte Technik auch für andere Übertragungsarten zweckentfremden ließ.

So bleibt Grimeton bis heute das letzte lebendige Zeugnis einer Technik, die schon bei ihrer Einweihung im Begriff war, von der Elektronenröhre abgelöst zu werden, und die nur deshalb überlebt hat, weil ausgerechnet ihre größte vermeintliche Schwäche, die extrem lange Wellenlänge, unter Wasser zu ihrer größten Stärke wurde.