|
Kommunikation per Laserstrahl
Redaktion
/ Presseinformation des DLR
astronews.com
10. November 2008
Die Datenmengen, die Satelliten im Erdorbit sammeln, müssen
auch irgendwie wieder auf die Erde gelangen. Deutlich schneller als die
herkömmliche Mikrowellentechnik ist die Kommunikation per Laserstrahl. Sie ist
allerdings auch äußerst anspruchsvoll. Forschern des Deutschen Zentrums für
Luft- und Raumfahrt gelang nun erstmals eine solche Kommunikation mit dem
Satelliten TerraSAR-X.
Das DLR
kommunizierte jetzt erstmals mit TerraSAR-X per
Laserstrahl.
Bild: DLR |
Der Erderkundungssatellit TerraSAR-X ist nicht nur der
erste Satellit, der im Rahmen einer Public Private Partnership
realisiert wurde (astronews.com berichtete wiederholt), sondern hat auch
Geräte an Bord, um eine neue Methode der Datenübertragung per Laser zu
testen.
Im Frühjahr realisierte man erstmals eine äußerst schnelle
Datenübertragung per Lasterstrahl zwischen zwei Satelliten. Jetzt ist es
Forschern des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in
Oberpfaffenhofen erstmals gelungen, mit ihrer optischen Bodenstation
TerraSAR-X über einen Laserstrahl zu kontaktieren. Dabei verfolgte
die Station den Satelliten und empfing Signale des Tesat-Laserterminals
vom TerraSAR-X-Satelliten.
Per Laserstrahl könnten Daten von Erdbeobachtungssatelliten zum Boden
in Zukunft um ein Vielfaches schneller übermittelt werden als heute -
eine große Verbesserung für die Fernerkundung der Erde. Für erdnahe
Satelliten besteht nämlich nur ein relativ kurzes Zeitfenster, um mit
der Bodenstation bei einem Überflug in Verbindung zu treten: nur rund
acht Minuten. In dieser Zeit können über zwei Billiarden Bits übertragen
werden, was dem Inhalt von etwa 70 DVDs entspricht. Über
Intersatelliten-Links zwischen Laserübertragungsstationen, so genannten
Laser Communication Terminals (LCT), können Datenraten von 5,6
Gigabit pro Sekunde erreicht werden, also etwa zwanzig Mal schneller als
die Übertragungsrate der modernsten Satelliten mit der zurzeit üblichen
Mikrowellentechnik.
Der Grund für die höheren Übertragungsraten ist die wesentlich höhere
Frequenz des Lichtes, das damit mehr Informationen pro Zeiteinheit
transportieren kann. Außerdem genügt eine geringe Strahlungsenergie um
Daten über lange Strecken zu übertragen. Einfach ist diese Form der
Datenübermittlung jedoch nicht: Die Datenübertragung per Laser stellt
große Herausforderungen an die Ausrichtung von Sender und Empfänger,
weil sich der Satellit mit hoher Geschwindigkeit am Himmel bewegt und
der Laserstrahl, der von der Bodenstation empfangen wird, lediglich
einen Öffnungswinkel von weniger als einem Tausendstel Grad hat. Dies
entspricht einem Strahldurchmesser am Boden von nur wenigen Metern,
obwohl die Entfernung zum Satelliten 500 bis 2.000 Kilometer beträgt.
Außerdem hängt die Übertragung vom Wetter und den Bedingungen
in der Atmosphäre ab. Aus diesem Grund haben die Wissenschaftler des
DLR-Instituts für Kommunikation und Navigation bei dem jetzt erfolgten
Test die Ausbreitung des Lichtes vom Satelliten durch die Atmosphäre zur
Bodenstation untersucht. Diese Ergebnisse sind eine Voraussetzung für
die Auslegung zukünftiger Systeme zur Datenübertragung aus dem Weltraum
zur Erdoberfläche.
Mit dem durch die DLR Raumfahrt-Agentur finanzierten und von der
Firma Tesat-Spacecom gebauten "LCT" auf TerraSAR-X gelang im
Frühjahr 2008 mit zwei Laser-Übertragungsstationen bereits die
Datenkommunikation per Laserstrahl zwischen TerraSAR-X und dem
amerikanischen Satelliten NFIRE über eine Entfernung von 5.000
Kilometern Lasersignale aus dem All.
Das erfolgreiche Experiment liegt in einer Entwicklungslinie mit der
Technologie, wie sie im deutsch-japanischen Projekt KIODO (KIrari’s
Optical Downlink to Oberpfaffenhofen) demonstriert werden konnte.
Im Juni 2006 war es innerhalb dieses Projekts gelungen, in
Oberpfaffenhofen den Laserstrahl des japanischen Satelliten "OICETS" (Optical
Interorbit Communications Engineering Test Satellite) mit der
optischen Bodenstation in Oberpfaffenhofen "einzufangen" und über diese
Verbindung Datenraten von 50 Megabit pro Sekunde zu empfangen.
Weitere dieser Experimente sind in Zukunft geplant. Dann wird
TerraSAR-X im Rahmen einer internationalen Messkampagne mit
Bodenstationen auf Teneriffa, in Oberpfaffenhofen und in Tokio Kontakt
aufnehmen. Partner des DLR sind dabei die Europäische
Weltraumorganisation ESA, die japanische Forschungseinrichtung NICT (National
Institute of Information and Communications Technology) und die
Firma Tesat-Spacecom.
|
