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Kommunikation mit Laserstrahlen
Redaktion
/ Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt
astronews.com
4. April 2019
Optische Übertragungsverfahren gelten als Königsweg für die
Übermittlung der gewaltigen Datenmengen, die bei modernen
Erdbeobachtungssatelliten Tag für Tag anfallen. Mit einem kleinen Testsatelliten
wurde nun eine entsprechende Datenübertragung per Laser erfolgreich getestet.
Gebaut worden war der Flying Laptop genannte Satellit an der
Universität Stuttgart.
Der Kleinsatellit Flying Laptop der
Universität Stuttgart mit Erdbeobachtungskamera
und OSIRIS.
Foto: DLR (CC-BY 3.0) [Großansicht] |
Erdbeobachtungssatelliten spielen eine zentrale Rolle bei der
Wettervorhersage, der Klimaforschung, der Vermessung der Erdoberfläche oder auch
bei der Detektion von Waldbränden. Dabei fallen sehr große Datenmengen an, die
vom Satellit zur Auswertung zum Boden übertragen werden müssen. Heutige
Funksysteme stoßen dabei an Grenzen.
Optische Übertragungsverfahren bieten im Vergleich dazu die Möglichkeit,
Daten mit einer wesentlich höheren Rate zu übertragen. Mit dem vom Deutschen
Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelten Laserkommunikations-Terminal
OSIRIS, das auf dem Kleinsatelliten Flying Laptop der Universität
Stuttgart fliegt, konnten jetzt erste Übertragungstests durchgeführt werden.
Das optische Kommunikationssystem OSIRIS (Optical Space Infrared Downlink
System) ist mit nur 1,3 Kilogramm Masse äußerst kompakt und sehr
leistungseffizient. Im Rahmen von Experimenten, die seit Sommer 2018 laufen,
konnten nun erfolgreiche Übertragungstests zu den optischen Bodenstationen des
DLR in Oberpfaffenhofen durchgeführt werden. Diese Ergebnisse konnten in einer
Messkampagne im März 2019 bestätigt werden. Dabei wurde der Laserstrahl des
Kleinsatelliten Flying Laptop aus mehreren 100 Kilometern Entfernung am
Boden empfangen.
Die hochpräzise Ausrichtung von Satellit und Bodenstation zueinander ist
dabei die besondere Herausforderung und konnte nun erstmals demonstriert werden.
"In der Übertragung von Satellitendaten per Laser liegt die Zukunft", ist Dr.
Florian David, stellvertretender Direktor des DLR-Instituts für Kommunikation
und Navigation überzeugt. "Die Leistungsfähigkeit der optischen Kommunikation
ermöglicht es beispielsweise in Katastrophenfällen, viel größere Datenmengen für
Rettungskräfte am Boden nutzbar zu machen. Die optische Kommunikation bildet
deshalb einen besonderen Schwerpunkt unserer Forschung". Im Programm OSIRIS
entwickelt das DLR-Institut für Kommunikation und Navigation in Oberpfaffenhofen
dazu optische Kommunikationssysteme, die speziell für den direkten Downlink von
Kleinsatelliten geeignet sind.
Der Kleinsatellit Flying Laptop der Universität Stuttgart erprobt
neue Technologien und erfüllt wissenschaftliche Erdbeobachtungsaufgaben. So ist
er neben zahlreichen Experimenten auch mit einer hochauflösenden Kamera
ausgerüstet. Der Satellit wurde am Institut für Raumfahrtsysteme von
Studierenden und Promovierenden im Rahmen des Kleinsatellitenprogramms
entwickelt, gebaut und im Jahr 2017 von Baikonur aus gestartet. Das Programm
wurde von Professor Hans-Peter Röser initiiert und von Experten aus der
Raumfahrtforschung und -industrie unterstützt. Der Betrieb des Satelliten und
die wissenschaftliche Auswertung der Daten wird durch eine Förderung des
Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg
unterstützt.
"Die Datenübertragung mit Laser bietet große Vorteile bezüglich der
erreichbaren Datenraten, stellt aber gleichzeitig eine große Herausforderung an
die Ausrichtegenauigkeit des Satelliten zur Bodenstation dar. Daher
demonstrieren die erfolgreichen Übertragungstests mit OSIRIS die hohe Präzision
des Lageregelungssystems und die hervorragende Performance unseres Satelliten"
sagt Professorin Sabine Klinkner, Projektleiterin an der Universität Stuttgart.
Nach den ersten erfolgreichen Übertragungstests wollen die Forscherteams in
Stuttgart und Oberpfaffenhofen nun gemeinsam noch zahlreiche weiterführende
Experimente mit OSIRIS auf dem Flying Laptop durchführen. Dazu gehören
insbesondere der Empfang von Missionsdaten sowie die Vermessung des
Übertragungskanals – dies soll wichtige Beiträge zur internationalen
Standardisierung der Technologie liefern und für zukünftige Missionen die
Entwicklung noch robusterer Übertragungsverfahren ermöglichen.
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