Forschung & Entwicklung

Datenübertragung per Laser aus dem All

Die Universität Stuttgart und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt testen Übertragung von Erdbeobachtungsdaten mittels Laserkommunikation.

Erdbeobachtungssatelliten spielen eine zentrale Rolle bei der Wettervorhersage, der Klimaforschung, der Vermessung der Erdoberfläche oder bei der Detektion von Waldbränden. Dabei müssen sehr große Datenmengen vom Satellit zum Boden übertragen werden. Heutige Funksysteme stoßen dabei an Grenzen. Optische Verfahren bieten dagegen 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 erste Übertragungstests durchgeführt werden.

Das optische Kommunikationssystem Osiris (Optical Space Infrared Downlink System) ist mit nur 1,3 kg Masse kompakt und sehr leistungseffizient. Seit 2018 wurden im Rahmen von Experimenten erfolgreiche Übertragungstests zu den optischen Bodenstationen des DLR in Oberpfaffenhofen durchgeführt. Diese Ergebnisse konnten jetzt in einer Messkampagne 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.

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 entwickelt, gebaut und im Jahr 2017 von Baikonur aus gestartet.

„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 ermögliche es beispielsweise in Katastrophenfällen, viel größere Datenmengen für Rettungskräfte am Boden nutzbar zu machen. Die optische Kommunikation bilde deshalb einen besonderen Schwerpunkt der Forschung am DLR. 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.

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.

von mn

www.uni-stuttgart.de

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