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Laser- und Richtmikrofone, optische Systeme

Diese Systeme haben vor allem eine wichtige Eigenschaft gemeinsam: sie werden nicht im zu überwachenden Raum installiert sondern wirken von außen, d.h., werden vor allem dann angewendet, wenn ein Eindringen in das Zielobjekt nicht oder nur mit hohem Risiko möglich ist. Reflexion

Laser-Mikrofone

Es wird ein (unsichtbarer) Laserstrahl (meist im Infrarot-Bereich) auf eine der Fensterscheiben des Zielobjektes ausgerichtet und das Licht zu einem großen Teil reflektiert und von einem Empfängermodul aufgefangen. Wird nun im Raum gesprochen so vibriert die Fensterscheibe synchron zu den Geräuschen und "moduliert" dadurch den Laserstrahl, was im Empfänger wiederum in ein hörbares Signal umgewandelt werden kann.

Wie wir aus dem Physikunterricht wissen ist dabei der Reflexionswinkel gleich dem Eintrittswinkel (und zwar sowohl horizontal als auch vertikal!), womit der Angreifer eine ungefähre "Idee" hat, wo der Laserstrahl wieder zurückkommen könnte. In der Praxis installiert man Lasermikrofone bevorzugt in der Nacht und mit Hilfe von Nachtsichtbrillen o.ä., die das Infrarot-Licht sichtbar machen. Dazu noch eine große Styropor-Platte und man kann sich auf die Suche machen...

Abgesehen von der etwas mühsamen Einrichtung ist damit auch bereits das größte Problem beim Einsatz von Laser-Mikrofonen gegeben: es muss sowohl für den Sender als auch für den Empfänger ein geeigneter Standort gefunden werden, bei dem die Ein- und Austrittswinkel mit der Position der Fensterscheibe zusammenpassen – in der Praxis sehr oft das KO-Kriterium für den Einsatz dieser Geräte.

Schwer einsetzbar sind Lasermikrofone bei starken Außengeräuschen - schließlich ist es der Fensterscheibe egal, woher (eben ob von innen oder von außen) der Schall kommt, der sie in Schwingungen versetzt. Mehrlagige Thermofenster mit Vakuum zwischen den einzelnen Scheiben reagieren fast nicht auf Schall. Dicke Vorhänge oder Jalousien dämpfen den Schall u.U. bis ins Unbrauchbare (siehe Thema "SNR" bei den Funkwanzen!). Selbiges gilt für starke Luftverwirbelungen auf der Strecke des Laserstrahls, beispielsweise durch von aufgeheizten Flächen aufsteigende Wärme, verwirbelten Staub etc.

Detektion

De facto sind Lasermikrofone nur bei Dunkelheit (oder zumindest Dämmerung) und mit Nachtsichtgeräten oder anderen IR-empfindlichen Geräten (digitaler Fotoapparat mit Night-Shot!) zu erkennen – ähnlich wie oben bei der Beschreibung der Installation ausgeführt. Event. macht es allerdings auch Sinn, die Umgebung hinsichtlich verdächtiger Gerätschaften zu beobachten; gerne werden Lasermikrofone beispielsweise als Fotoapparate mit Teleobjektiven getarnt, die aber eben dann genau auf die Fenster des Zielobjektes weisen müssten.

Achtung:
  • beachten Sie die Regel "Einfallswinkel = Austrittswinkel"!
  • auch wenn den Autoren kein entsprechendes kommerzielles System bekannt ist so wäre es trotzdem natürlich ohne weiteres denkbar, einen anders gefärbten Laserstrahl (z.B. UV) zu verwenden!

Richtmikrofone

Richtmikrofone sind Konstruktionen, bei denen der Schall vor dem Auftreffen auf die eigentliche Mikrofonkapsel gebündelt wird, um möglichst alle Umgebungs-/Störgeräusche auszublenden; im Anschluss an die Schallwandlung im Mikrofon selbst wird das Signal noch einmal durch einen empfindlichen elektronischen Verstärker verstärkt.

Die natürlichen Grenzen setzen dem Angreifer dabei die physikalischen Bedingungen bei der Ausbreitung des Schalls:
  • je nach gewünschter Frequenz (z.B. 300-3000 Hz) ist die Wellenlänge der Schallwellen ca. 1,1 m (bei einer Frequenz von 300 Hz und einer angenommenen Schallgeschwindigkeit von 343 m/s) bis 11 cm (bei 3000 Hz). Entsprechend sind auch alle mechanischen Vorrichtungen zur Bündelung des Schalls von den baulichen Dimensionen her mindestens in diesen Größenordnungen
  • Schall wird reflektiert – von Gegenständen, dem Boden etc. Auf ein Richtmikrofon treffen daher statistisch betrachtet immer auch reflektierte, unerwünschte Schallwellen, die ebenfalls von vorne kommen
  • einen sehr starken Einfluss hat auch der Wind: weht dieser auf den Angreifer zu so kann der Schall um ein vielfaches besser gebündelt werden als wenn der Wind von ihm wegweht
In der Bauform als Hohlspiegel- bzw. Parabolmikrofone wurde diese Art von Richtmikrofonen im militärischen Bereich bereits vor 100 Jahren eingesetzt; von etwa 1916 bis 1930 entstanden zum Beispiel an der englischen Küste mehrere 5-10m (sic!)hohe Beton-Konstruktionen, die dazu dienten, feindliche Luftschiffe und Flugzeuge bereits hören zu können, bevor sie in Sichtweite waren.

Moderne Parabolmikrofone bestehen meist aus Kunststoff/Plexiglas, müssen aber für eine ausreichende Verstärkung vor allem tieferer Frequenzen ebenfalls eine gewisse Größe (realistisch: ab 50cm Durchmesser) haben. Verbessert werden kann die Wirkung durch den Einsatz mehrerer Mikrofonkapseln mit unterschiedlichem Abstand zum Spiegel und natürlich durch gute (elektronische) Verstärkerschaltungen.

Das Konstruktionsprinzip Richtrohrmikrofon, vor allem bei Camcordern und Reportagemikrofonen verwendet, setzt nicht auf Parabolspiegel sondern auf lange Interferenzrohre; ihre Länge muss jedoch auch wieder mindestens in der Größenordnung der tiefsten zu verstärkenden Frequenz liegen, womit Längen um die 50cm üblich sind.

Eine sehr moderne Variante von Richtmikrofonen sind rein Computer-basierende Systeme: mehrere im Abstand von 30-80cm (Wellenlänge!) installierte Mikrofone werden zeitgleich digitalisiert und von einem leistungsfähigen Computer (Signalprozessor/DSP) analysiert und die Richtwirkung durch die Berücksichtigung der Signallaufzeiten erreicht.

Allen Konstruktionsprinzipien gemeinsam ist, dass der häufig gemachte Vergleich mit einem Teleobjektiv und der Möglichkeit des Heranzoomens nicht zutreffend ist, weil kein Richtmikrofon den auf seiner Achse einfallenden Schall verstärkt – die Richtwirkung kommt nur daher, dass der Schall aus anderen Richtungen unterdrückt wird. In einem reflexionsarmen Raum ohne jede andere Geräuschquelle könnte man mit einem normalen, nicht gerichteten Mikrofon genau so gut "entfernte" Schallquellen aufnehmen wie mit einem beliebig gerichteten Mikrofon. Erst durch den reflektierten Schall (Raumschall) und durch den Störschall ergibt sich eine Existenzberechtigung von Richtmikrofonen. Wenn die Umgebungsgeräusche viel lauter sind als der direkte Schall funktioniert diese Auslöschung nicht mehr, daher nimmt die Richtwirkung jedes Richtmikrofons ab, wenn der Abstand zur Schallquelle größer wird und der Rauschanteil dabei wächst.

Detektion

Im Gegensatz zu Lasermikrofonen arbeiten Richtmikrofone rein passiv und sind damit nicht detektierbar. Die einzige Möglichkeit ist, die Umgebung hinsichtlich verdächtiger Gerätschaften zu beobachten; hilfreich ist dabei nur der Umstand, dass Richtmikrofone eine gewisse Größe haben und zwischen ihnen und der/den zu belauschenden Person(en) keine Gegenstände oder Glasscheiben sein dürfen.

Optische Systeme

Regelmäßig unterschätzt wird die Gefahr einer optischen Observation: bereits im semiprofessionellen Bereich sind leistungsfähige Teleobjektive üblich und ermöglichen die relativ risikolose Beobachtung von Objekten aus Fahrzeugen oder angemieteten Räumen. So kann beispielsweise das auf einem Computermonitor angezeigte Bild ebenso lesbar gemacht werden wie gedruckte Informationen – es reicht bereits ein sehr schräger Blickwinkel aus, die Entzerrung übernimmt dann die Computersoftware.

Die Geräte selbst sind prinzipiell kompakt; problematisch für den Angreifer sind nur schlechte Lichtverhältnisse (dann muss mit entsprechend großen Optiken und besonders lichtempfindlichen Kameras gearbeitet werden) sowie die notwendige Stabilisierung bei langen Brennweiten – oft ist das größte Bauteil das Stativ gefolgt von der Optik, die Kamera selbst ist dagegen meist relativ klein.

Im Zivilbereich noch Forschungsthema aber bei dem einen oder anderen Nachrichtendienst vermutlich schon in Verwendung sind Geräte, die nicht auf den direkten Blick auf Monitore oder Unterlagen angewiesen sind sondern über Reflexionen an Gegenständen arbeiten; es gibt sogar bereits Demonstrationen von Systemen, die das am menschlichen Auge reflektierte Bild so entzerren und vergrößern, dass der Inhalt des betrachteten Monitors sichtbar wird; allerdings ist das Problem dabei die Fokussierung und Nachführung der Optik bei Bewegungen des Kopfes bzw. des Auges.

Detektion

Ähnlich wie bei den Richtmikrofonen – nur dürfen hier auch Glasscheiben (auch getönt/verspiegelt!) zwischen Angreifer und Zielobjekt sein und es gibt auch deutlich kompaktere Systeme.