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Schnelle Kommunikation per Laser
Redaktion
/ Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt
astronews.com
2. Dezember 2014
Ende November wurde die schnelle
Datenübertragung zwischen zwei Satelliten im Erdorbit per Laserstrahl
erfolgreich getestet. Die neue Technologie soll beim European Data Relay
System zum Einsatz kommen, mit dessen Hilfe Satelliten ihre Daten praktisch
in Echtzeit zur Erde übertragen können sollen und sie so nicht mehr
zwischenspeichern müssen.
EDRS ist ein ESA-Programm für ein
unabhängiges europäisches Satellitensystem. Es
soll die Zeitverzögerungen bei der Übertragung
großer Datenmengen deutlich reduzieren.
Bild: ESA
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Wer von Berlin nach Wellington und zurück fliegt, hat 36.000 Kilometer hinter
sich und war knapp drei Tage unterwegs. Ein Laserstrahl im All hat am 28.
November 2014 zum ersten Mal eine vergleichbare Distanz überbrückt - mit dem
Unterschied, dass dabei innerhalb weniger Sekunden Satellitenaufnahmen der Erde
über einen Relais-Satelliten auch zurück zur Erde gesendet worden sind.
Die beiden Satelliten, die diese Daten mithilfe einer neuartigen
Lasertechnologie getauscht und zur Erde transportiert haben, sind der
europäische Kommunikationssatellit Alphasat I-XL, seit Juli 2013 im
geostationären Orbit in 36.000 Kilometern Höhe, und der europäische
Erdbeobachtungssatellit Sentinel 1A, der seit April 2014 in etwa 700
Kilometern im sogenannten erdnahen Orbit die Pole umkreist.
Die Technologie für den wegweisenden Datenlink stammt aus Deutschland: Das so
genannte Laserkommunikations-Terminal (LCT) wurde vom Raumfahrtmanagement des
Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des
Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert und federführend
von der Tesat-Spacecom GmbH entwickelt.
"Wir zeigen hier Hightech vom Feinsten mit einer Technik made in Germany. Das
ist ein großer Erfolg. Für mich ist diese Übertragung auch ein entscheidender
Meilenstein für EDRS, die europäische Datenautobahn im All, einen
Express-Highway. Mit Laserstrahlen werden riesige Datenpakete von einem
Satelliten zum anderen und von dort zur Erde gesendet. Die Datenrate ist dabei
30 Mal höher als heute üblich", verdeutlicht Dr. Gerd Gruppe, Vorstand des DLR
Raumfahrtmanagements. "Mit diesem Nachweis sind wir der Fertigstellung und
Nutzung des weltweit leistungsfähigsten Datenrelais-Systems einen bedeutenden
Schritt näher gekommen."
Mit der LCT-Technologie sollen in Zukunft rund um die Uhr deutlich höhere
Datenmengen ohne Zeitverzug übertragen werden. Damit soll das Speichern großer
Datenmengen überflüssig gemacht werden, die Nutzer sollen schneller auf die
Informationen zugreifen können. "Das ist zum Beispiel für viele Umwelt- und
Sicherheitsüberwachungen wie das europäische Copernicus-Programm
relevant", erklärt DLR-Projektmanager Rolf Meyer.
EDRS (European Data Relay System) ist ein Programm der Europäischen
Weltraumorganisation ESA, bei dem die Laserkommunikationstechnologie auch
genutzt wird. Auf Alphasat I-XL ist dazu ein Prototyp des LCT
installiert. Als "Gegenstation" fungiert der ESA-Erdbeobachtungssatellit
Sentinel-1.
Das LCT auf Alphasat und Sentinel 1A kann Datenmengen von
bis zu 1,8 Gigabit pro Sekunde über eine Distanz von bis zu 45.000 Kilometern
transportieren. "Das entspricht 180 DVDs pro Stunde", erklärt Meyer. "Verglichen
mit dem ersten Laser-Link, der 2001 von einem geostationären zu einem erdnahen
Satelliten geschickt worden ist, ermöglicht die LCT-Technologie eine 30-fache
Datenrate bei einem Drittel des Gewichtes und einem halb so großen Teleskop",
schildert Meyer.
Alphasat I-XL ist dabei fest im geostationären Orbit "geparkt" und
kann kontinuierlich Datenpakete zu seiner Empfangsstation beim DLR in
Oberpfaffenhofen senden. Sentinel 1 umkreist die Erde über den Polen
und kann mit den bisher genutzten Verfahren nur dann Daten übertragen, wenn er
eine seiner Empfangsstationen überfliegt. Durch den LCT-Datenlink können die
Sentinel-Daten über Alphasat fast ohne Zeitverzug zur
Empfangsstation gesendet werden.
Der Brückenkopf zu dem geostationären Relais-Satelliten ist seine
Empfangsstation beim Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum des DLR in
Oberpfaffenhofen. Während die Kommunikation zwischen den Satelliten auf
LCT-Technologie beruht, werden die Daten von Alphasat I-XL per
Mikrowellen zur Empfangsstation gesendet. "Auch hier kommen neue Technologien
zum Einsatz. Die für diesen Zweck installierte Antenne arbeitet im Ka-Band mit
einer Frequenz von 26 Gigahertz und damit bei deutlich höheren Frequenzen als
bisher für diese Art der Übertragung üblich", berichtet Erhard Diedrich,
verantwortlich für die Alphasat-Bodenstation beim DLR. Gleichzeitig
werden Mikrowellen kaum von der Erdatmosphäre gestört und erlauben einen
störungsfreien, wetterunabhängigen Empfang.
Das europäische Datenrelaissystem EDRS soll zunächst aus zwei geostationären
Kommunikationssatelliten mit Datenrelais-Stationen bestehen. Diese sollen Daten
von kleineren erdnahen Satelliten, wie etwa den Sentinels, aufnehmen
und rund um die Uhr zu den EDRS-Empfangsstationen senden.
Derzeit können Beobachtungsdaten von Satelliten aus dem erdnahen Orbit immer
nur dann gesendet werden, wenn der Satellit tatsächlich über eine Station
fliegt. Bis zu diesem Moment müssen die Daten gespeichert werden und stehen dem Nutzer
damit nicht zur Verfügung. EDRS wird auch als europäische "Datenautobahn im All"
bezeichnet.
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