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Schnelle Kommunikation per Laserstrahl
Redaktion
/ Pressemitteilung des DLR
astronews.com
2. Mai 2018
CubeSats, also winzige Satelliten, die günstig entwickelt
und in eine Erdumlaufbahn gebracht werden können, lassen sich inzwischen für
immer mehr Anwendungen nutzen. Somit gewinnt auch die erreichbare Geschwindigkeit der
Datenübertragung zur Erde an Bedeutung. Ein neues Laserterminal
soll künftig die schnelle Übertragung großer Datenmengen auch von
Kleinstsatelliten ermöglichen.
In diesem würfelförmigen Kleinsatelliten,
einem sogenannten CubeSat, ist das System OSIRIS
eingebaut. Der Satellit hat Abmessungen von
10x10x30 Zentimeter und ist somit äußerst
kompakt. Bei dem Entwurf einer Nutzlast für
solche CubeSats gibt es aus diesem Grund strenge
Vorgaben für Größe, Gewicht und
Leistungsaufnahme.
Bild: DLR (CC-BY 3.0) [Großansicht] |
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat zusammen mit
der Firma Tesat Spacecom erstmals ein System entwickelt, das die Übertragung von
großen Datenmengen per Laser auf Kleinstsatelliten ermöglicht. Das
miniaturisierte und extrem leistungsstarke Laserterminal bestand jetzt das
sogenannte Critical Design Review in allen Punkten und wird nun
gefertigt. Damit haben die Entwickler die letzte entscheidende Etappe vor dem
Satellitenstart Ende 2018 bewältigt.
Optische Kommunikation, also die Übertragung von Daten per Lasersignal,
ermöglicht sehr hohe Datenraten und gilt als "kabellose Glasfaserverbindung". Im
Projekt OSIRIS (Optical Space Infrared Downlink System) bringt das DLR-Institut
für Kommunikation und Navigation diese Schlüsseltechnologie auf Satelliten zur
Anwendung. In enger Kooperation mit Tesat ist am DLR nun das kompakteste
Laserterminal der Welt entstanden: Die OSIRIS-Nutzlast hat auf einer Fläche von
zehn mal zehn Quadratzentimetern Platz, ist drei Zentimeter hoch und 300 Gramm
leicht. Das Laserkommunikationssystem überträgt Daten mit einer Rate von 100
Megabit pro Sekunde – mindestens die hundertfache Datenrate herkömmlicher
funkbasierter Systeme.
Optimiert ist das Laserterminal für den Einsatz auf sogenannten CubeSats,
würfelförmigen Kleinstsatelliten mit jeweils zehn Zentimeter Kantenlänge. Diese
sind sehr kostengünstig und können mit hochauflösenden Kameras und Messgeräten
ausgestattet werden, etwa zur Erdbeobachtung, so dass sie verstärkt von
Forschungseinrichtungen sowie Industrie genutzt werden. Bisher werden die Daten
per Funk übertragen, doch gerade Erdbeobachtungsmissionen erzeugen durch die
hohe Auflösung ein hohes Datenvolumen.
Erstmals steht nun ein leistungsstarkes optisches Kommunikationssystem zur
Verfügung, um die Fähigkeiten der Kameras besser nutzen zu können. "Mit der
Mission CubeL führen DLR und Tesat die Ergebnisse der Forschung zur
Serienfertigung. Das Laserterminal ist extrem leistungsstark und so kompakt,
dass es zu fast jedem CubeSat kompatibel ist. Damit ermöglichen wir vollkommen
neue Missionen in dieser Klasse von Kleinsatelliten", sagt Christopher Schmidt,
OSIRIS-Projektleiter am DLR-Institut für Kommunikation und Navigation.
CubeL basiert auf der am DLR in Oberpfaffenhofen entwickelten
Laserterminal-Familie OSIRIS und ist mit einem Sendelaser sowie einen
Mechanismus zur hochpräzisen Strahlausrichtung ausgestattet. Für die
Datenübertragung stellt das System einen direkten optischen Downlink vom
Satellit zur Bodenstation her: Zur genauen Ausrichtung auf die Bodenstation
empfängt CubeL ein Lasersignal von der Bodenstation. Damit lässt sich die
Ausrichtung auf ein Tausendstel Grad kontrollieren. Zur Übertragung wird der
zunächst kontinuierliche Laserstrahl mit Daten auf CubeL moduliert. Die
Bodenstation empfängt das Signal und gewinnt daraus die Daten wieder zurück.
Für die Anwendung im Weltraum muss das System extremen Bedingungen
standhalten. Die Entwicklung des kompakten Aufbaus für den Einsatz auf CubeSats
stellte das OSIRIS-Team rund um Schmidt vor große Herausforderungen. Die
Freigabe zur Fertigung durch das Critical Design Review hat nun
bestätigt, dass die strengen Vorgaben erfüllt wurden. Damit ist der Weg frei für
die Produktion und das Laserterminal bereit für die Tests zum Satellitenstart.
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