Airbus Defence and Space

Laserterminals ermöglichen High-Speed Datenverbindung im All

Satelliten produzieren immer mehr Daten, die zur Auswertung auf die Erde übermittelt werden müssen. Üblicherweise werden für die Übertragung der Daten Radiowellen genutzt.

Einen Schritt zu einer dramatischen Beschleunigung der Datenübertragung haben jetzt die Teams des TerraSAR-X-Satelliten - entwickelt und gebaut von Airbus Defence and Space - und des US-Satelliten NFIRE gemacht: Über eine Entfernung von 5.000 km konnte zwischen den Satelliten eine optische Datenverbindung per Laser mit einer Übertragungsrate von 5,5 Gbit pro Sekunde hergestellt und fehlerlos aufrechterhalten werden. Das entspricht immerhin dem Inhalt von 200.000 DIN A4-Seiten in einer Sekunde oder 400 DVDs pro Stunde.

Für die reibungslose Datenübertragung sorgten zwei Laser-Terminals der Airbus Defence and Space-Tochter Tesat-Spacecom in Backnang im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) Die Laser-Terminals von Tesat-Spacecom zeichnen sich nicht nur durch eine hohe Leistungsfähigkeit aus, sie sind darüber hinaus auch kleiner und effizienter als Vorgängermodelle.

 

Getestet unter enormen Bedingungen

Die Laserterminals mussten die Beschleunigung und Vibrationen des Satelliten beim Start aushalten sowie die unwirtlichen Bedingungen im Weltraum - etwa extreme Strahlung und hohe Temperaturunterschiede. Deshalb wurden die Baugruppen des Laserterminals im Vorfeld unter enormen Bedingungen getestet: Temperaturen von -35°C bis 60°C, Beschleunigungen, die 1.300-mal so hoch waren wie die Erdbeschleunigung, Bestrahlungen mit Gammastrahlen. Für den Weltraumeinsatz müssen die einzelnen Module des Laserterminals klein, leicht und energieeffizient sein. Das geringe Gewicht wurde durch die Wahl der Materialien und ein aufwändiges Gehäuse erreicht. All das Material, das nicht unbedingt erforderlich ist, wurde weggefräst. Die gesamte Leistungsaufnahme des Laserterminals im Übertragungsbetrieb bei 5,5 Gbps über 5.000 km beträgt dabei mit 130 W nur wenig mehr als eine Glühbirne.

 

Eine Laser-Verbindung von 20 Minuten

Der U.S.-Satellit NFIRE und TerraSAR-X fliegen in einer niedrigen Erdumlaufbahn und begegnen sich dabei mehrmals täglich. Bei diesen Begegnungen kann jeweils für bis zu 20 Minuten eine Laser-Verbindung hergestellt werden. Eine der Herausforderungen dabei ist es, den Laserstrahl sehr genau auf den Partnersatelliten auszurichten, der in einer Entfernung von bis zu 5.000 km mit einer Geschwindigkeit von etwa 25.000 km/h vorbeifliegt. Die Winkelanforderungen entsprechen in etwa dem Versuch, eine Münze im Fenster eines hochfliegenden Passagierflugzeuges vom Boden aus anzuvisieren und zu verfolgen.

 

Vielfältige Erfahrungen in der Laser-Kommunikationstechnologie

Airbus Defence and Space und Tesat-Spacecom haben bereits vielfältige Erfahrungen in der Technologie der Laser-Kommunikation. Das von Airbus Defence and Space gebaute SILEX-Terminal führte erfolgreiche Experimente auf dem Artemis-Satelliten durch, eine Premiere in Europa. Der Satellit Artemis kommuniziert erfolgreich mit Spot-4 im geostationären Orbit über Laser, die Datenrate liegt bei dem SILEX-Terminal bei 50 Mbit/s. Eine neue Generation der Silex-Terminals kam 2006 im LOLA-Experiment zum Einsatz. Das von Airbus Defence and Space gebaute LOLA-Terminal wurde auf einem Passagierflugzeug eingebaut und kommunizierte ebenfalls mit dem Artemis-Satelliten.

 

Tesat-Spacecom: eine weltweite technologische Spitzenstellung

Breitbandige Verbindungen zwischen Satelliten werden künftig sowohl für die Vernetzung der geostationären Satelliten als auch für die Verbindungen zu Plattformen in niedrigeren Orbits benötigt, um den wachsenden Bedarf an Kapazitäten für die Datenübertragung in den Bereichen Telekommunikation, Navigation, Erdbeobachtung, Wetter und bemannte Raumstation bedienen zu können. Deshalb ist es von Bedeutung die technischen Möglichkeiten der Laserkommunikation und die diesbezüglichen Kompetenzen weiterzuentwickeln und zu nutzen. Tesat-Spacecom hat sich dabei eine weltweite technologische Spitzenstellung erarbeitet.

TerraSAR-XOptik