Airbus Defence and Space

Kommunikationssatellit mit einer Vision

Alphasat: Spitze der technischen Entwicklung

Alphasat – der technisch anspruchsvollste kommerzielle Satellit, der jemals gebaut wurde – wird derzeit für den Start an Bord einer Ariane 5 Ende Juli vorbereitet.

Alphasat wurde von Airbus Defence and Space für den Inmarsat, dem führenden Betreiber von weltweiten mobilen Satellitenkommunikations-Dienstleistungen, und die Europäische Weltraumorganisation ESA entwickelt und gebaut und steht für drei außerordentliche Erfolge, die in einem einzigen Programm gebündelt sind. Er stellt mehr als 200 Spotbeams (Spotbeam = enge Ausleuchtzone in der Satellitentechnik) mit der Möglichkeit des digitalen Beamforming (DBF) bereit, er basiert als erster ins All startender Satellit auf der neuen europäischen Alphabus-Plattform mit außerordentlich hoher Kapazität und er trägt vier Technologiedemonstrator-Nutzlasten für die ESA mit in seinen Orbit.

Hochfrequenztests an Alphasat in einem reflexionsfreien Raum bei Airbus Defence and Space in Toulouse.

Hochfrequenztests an Alphasat in einem reflexionsfreien Raum bei Airbus Defence and Space in Toulouse.

Zahl der Spotbeams und die Möglichkeit des digitalen Beamforming verdeutlichen, welch hoher technischer Entwicklungsstand mit Alphasat erreicht wurde. Die Nutzlast schöpft das begrenzte im L-Band verfügbare Spektrum optimal aus, um ein großes Übertragungsaufkommen mit maximaler Flexibilität bei der Frequenz- und der Strahlleistungszuteilung entsprechend den Durchsatzanforderungen der Nutzer zu steuern. Eine Schlüsselkomponente dieser Nutzlast sind dabei die acht integrierten Prozessoren, die ebenfalls von Airbus Defence and Space entwickelt wurden.

Die neue Alphabus-Plattform, die mit Alphasat erstmals im Weltraum eingesetzt wird, übertrifft mit ihrer Leistung alle bisherigen Satellitenplattformen. Sie eignet sich für Missionen mit einer Satellitenstartmasse bis 8.800 kg, einer Nutzlastleistung bis 22 kW und einer Nutzlastmasse bis 2.000 kg.

Künstlerische Darstellung von Alphasat.

Künstlerische Darstellung von Alphasat.

Eine der sekundären Nutzlasten („Hosted Payloads“), die Alphasat als Technologieträger für vier Demonstrationssysteme der ESA mit sich führt, ist ein von Tesat gebautes Laserkommunikationsterminal – der Vorläufer des Systems, das künftig beim Europäischen Datenrelaissystems EDRS eingesetzt werden soll.

Auf dem Weg zu einer neuen Technologiegeneration für die Mobilkommunikation

Alphasat und seine primäre Nutzlast, für die Airbus Defence and Space ebenfalls als Hauptauftragnehmer verantwortlich ist, sind mit einer beeindruckenden Zahl zukunftsweisender Technologien bestückt, die ausnahmslos in Europa entwickelt wurden.

Der Satellit wird dank dieser Innovationen seine Telekommunikationsaufgaben über Europa, Asien, Afrika und dem Nahen Osten mit Leichtigkeit bewältigen und zusätzliche Kapazität dafür bereitstellen: Alphasat arbeitet auf mehr als 750 L-Band-Kanälen mit verbesserter Übertragungsqualität, was besonders den Anwendern von Satellitentelefonen zugutekommt. Das Spektrum wird auf diese Weise effizienter genutzt, sodass der Satellit den Informationsfluss auch in Gebieten ohne terrestrische Infrastruktur gewährleistet, insbesondere in Krisensituationen und bei humanitären Notfällen. Behörden können so den Kontakt mit verstreuten Bevölkerungsgruppen aufrechterhalten sowie Sprach- und Datenverbindungen sicherstellen, wie sie für Sektoren wie die Medien, den Schiffsverkehr oder die Erdöl- und Erdgasbranche – um nur einige Beispiele zu nennen – von entscheidender Bedeutung sind.

Mit Alphasat kann Inmarsat, der weltweit führende Anbieter im Bereich der satellitengestützten Mobilkommunikation und künftige Betreiber des Satelliten, den Service für seine Kunden wesentlich verbessern – nämlich durch Erhöhung der verfügbaren Kapazität, Steigerung der Übertragungsqualität und Reduzierung der Ausfallzeiten.

Integrierte digitale Signalprozessoren

 

One of the eight integrated processors on board Alphasat.

Ein zentraler Baustein der zukunftsweisenden Nutzlast für die „geomobile“ Telekommunikation im L-Band sind acht hochmoderne integrierte digitale Signalprozessoren von Airbus Defence and Space, die mittels Kanalisierung und Beamforming für die Kapazitätszuteilung mit bisher beispielloser Flexibilität sorgen. Dies stellt einen wichtigen Fortschritt für die Einsatzmöglichkeiten und kommerzielle Wettbewerbsfähigkeit des Produkts dar.

Der für die Mobilkommunikationsaufgaben von Alphasat konzipierte „Integrated Processor“ (IP) stellt die bisher jüngste Entwicklung in der Airbus Defence and Space-Produktlinie digitaler Signalprozessoren (DSP) dar – einer Technologie, die weltweit nur sehr wenige Unternehmen beherrschen, wenn es um Weltraumanwendungen geht. Er basiert auf der modularen Technologie von Airbus Defence and Spaces „Next Generation Processor“ (NGP), der sich auch für andere Anwendungen wie Breitband oder militärische Missionen eignet.

Die Hauptfunktion der integrierten Prozessoren von Alphasat besteht im Routing und in der Bündelung von Kanälen auf den gewünschten Strahl. Die Prozessoren wirken so als Schlüsselelemente für die Erzeugung von Spotbeams und die zugehörige Kanalverstärkung. Auf diese Weise wird bei Alphasat maximale Flexibilität im Hinblick auf die Frequenz- und Leistungszuteilung für Strahlen entsprechend dem Verkehrsaufkommen erreicht.

Die acht großen Prozessoren wiegen etwa 250 kg und nutzen modernste Elektronik für den Parallelbetrieb an Bord des Satelliten. Das „Digital Processing Module“ in jedem integrierten Prozessor enthält 17 große ASICs (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, d. h. Kernrechner) mit der gesamten komplexen digitalen Verarbeitungsfunktionalität für Routing und Beamforming. Alphasat erreicht so eine Rechenleistung von zehn Billionen pro Sekunde und stellt damit jeden anderen kommerziellen Satelliten in den Schatten.

Ein Kommunikationssatellit mit einer Vision

Das Alphasat-Programm ist in seiner Reichweite wirklich europaweit angelegt und setzt dabei Maßstäbe in der Zusammenarbeit: Der Satellit wurde im Rahmen einer Öffentlich-Privaten Partnerschaft zwischen ESA und Inmarsat auf Grundlage eines Industrievertrags zwischen Inmarsat und Airbus Defence and Space entwickelt und gebaut. Zahlreiche Industriepartner aus Europa trugen mit Unterstützung durch die ESA und nationale Raumfahrtbehörden zum Programm bei.

Alphasat beruht dabei als erster Satellit auf der neuen europäischen Satellitenplattform Alphabus mit besonders hoher Nutzlastkapazität.

Alphabus-Plattform.

Alphabus-Plattform.

Als derzeit leistungsstärkste Plattform auf dem Markt stellt Alphabus die europäische Antwort auf die steigende Nachfrage nach immer größeren Kommunikationsnutzlasten dar, mit denen Fernsehprogramme zum Direktempfang, digitale Radioprogramme, Breitbandverbindungen und Mobilfunkdienste noch schneller und in noch besserer Qualität bereitgestellt werden sollen. Entwickelt wurde die Alphabus-Plattform von Airbus Defence and Space als federführendem Partner gemeinsam mit Thales Alenia Space und einem großen Team namhafter Industrieunternehmen aus ganz Europa.

Die Alphasat-Mission dient so auch zur In-Orbit-Demonstration der Alphabus-Plattform – einem wichtigen Meilenstein für die Kommerzialisierung des Produkts und den Nachweis seiner Eignung für die anspruchsvollen Kommunikationsaufgaben, die es künftig übernehmen soll.

Perspektiven

Mit Alphabus bietet die europäische Industrie bei Kommunikationssatelliten nun Fähigkeiten und Kapazitäten, die wesentlich über die Leistung bisheriger Plattformen hinausgehen. Alphabus wird jetzt kommerziell für Missionen mit einer Nutzlastleistung bis 22 kW und einer Nutzlastmasse bis zwei Tonnen angeboten.

Die überaus fortschrittlichen für Alphasat entwickelten Technologien bilden die Grundlage für die nächste Generation von Telekommunikationssatelliten im Airbus Defence and Space-Portfolio und verschaffen dem Unternehmen eine hervorragende Ausgangsposition für zukünftige zivile und militärische Programme.

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