Alphasat – Licht statt Radiowellen

Informationen beherrschen unseren Alltag: Stetig wachsende Datenmengen sind rund um den Globus zu transportieren. Satellitenkommunikation hat einen wesentlichen Anteil daran, dass uns diese Informationen zuverlässig erreichen. Vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geförderte Spitzentechnologie ist mit an Bord des bislang größten ESA-Kommunikations­­satelliten Alphasat I-XL, der am 25. Juli 2013 um 21.54 Uhr Mitteleuropäischer Sommerzeit vom Weltraum­bahnhof Kourou an Bord einer Ariane-5-Trägerrakete gestartet ist. In einer Höhe von knapp 36.000 Kilometern über der Erde soll der Riesen­satellit in den nächsten 15 Jahren die Breitband­­kommunikation im Mobilfunk revolutionieren. 28 Minuten nach dem Lift-Off wurde Alphasat erfolgreich in seinen geostatio­nären Transfer­orbit entlassen.

Der erste Alphasat ist eine Public-Private-Partnership (PPP) zwischen der ESA und Inmarsat, einer globalen Betreiberfirma für mobile Satelliten­kommunikations­dienste. Das Alphasat-Entwicklungs­projekt im Rahmen des ESA-Satelliten­programms (ARTES 8) – an dem sich Deutschland über das DLR-Raumfahrt­­management beteiligt – verfolgt mehrere Ziele.

Die neuentwickelte Satelliten­plattform Alphabus bedient das Marktsegment großer Satelliten mit bis zu 8,8 Tonnen Gesamtgewicht. Deutsche Zulieferer sind maßgeblich am Bau der Satelliten­­plattform beteiligt, die unter französischer Führung von den Haupt­­auftrag­­nehmern EADS Astrium und Thales Alenia Space in Toulouse entwickelt worden ist. Deutschland ist zweitgrößter Beitrags­zahler im Alphabus-Entwicklungs­programm. „Deutschland ist ein starker Standort für die Entwicklung von innovativer Satelliten-Technologie. Auch die Leistungs­­fähigkeit von Alphasat bestimmen Komponenten aus Deutschland. Sie sorgen für den Transfer von Alphasat I-XL in die endgültige Position im geostationären Orbit, sind für die Lageregelung verantwortlich und sichern die Energie­versorgung des Satelliten durch seine sehr großen Solarpanele“, erläutert Gerd Gruppe, DLR-Vorstand zuständig für das Raumfahrt­­management.

Den Alphasat-Solargenerator hat EADS-Astrium in Ottobrunn entwickelt und gebaut. Er stellt zwölf Kilowatt Leistung für den Riesensatelliten zur Verfügung. Mit jeweils vier Modulen auf der Nord- und Südfläche des Satelliten überragt er mit seiner Spannweite von fast vierzig Metern die eines Airbus A320. „Um diese Leistung zu erreichen, waren neue und größere Panele notwendig, die in Ottobrunn auch mit Beiträgen der Münchner Firma GKN Aerospace entwickelt wurden. Der Solar Generator ist dabei von Anfang an so ausgelegt, dass er zukünftige, noch weit größere Versionen des Alphabus mit einer Gesamtleistung von bis zu 22 Kilowatt versorgen kann“, berichtet Anke Pagels-Kerp, Alphasat-Projektleiterin beim DLR Raumfahrt­­management.

Neben der kommerziellen Nutzlast von Inmarsat bietet Alphasat I-XL zusätzlichen Platz für Technologien, die erstmals unter den besonderen Bedingungen des Weltalls im geostationären Orbit getestet werden sollen. Von den vier Nutzlasten, die zu Demonstrations­zwecken mitfliegen, kommen zwei aus Deutschland: Ein Sternsensor der Firma Jena Optronik liefert hochgenaue Bahn- und Lageinformationen und unterstützt damit auch die präzise Ausrichtung des optischen Laser-Kommunikationsterminals (LCT). Im Auftrag des DLR hat die Firma Tesat federführend das LCT als Hochleistungs­­daten­(über)träger entwickelt und gebaut – auch in Vorbereitung für das europäische Daten­­relais­­übertragungs­­system EDRS.

Auf Alphasat kommt ein modifiziertes LCT zum Einsatz: Es soll eine Datenmenge von 1,8 Gigabit pro Sekunde – das entspricht 130 DVDs pro Stunde – über eine sehr große Distanz von 45.000 Kilometern transportieren. Damit wird die Übertragung von Datenpaketen zwischen Satelliten im erdnahen Orbit und denen in einer geostationären Umlaufbahn möglich. Das LCT auf Alphasat-I-XL testet diese Übertragungsart. So soll der Megasatellit Daten der beiden europäischen Erdbeobachtungs­satelliten Sentinel-1A und -2A empfangen. „Mit dieser Technologie­demonstration made in Germany stößt Alphasat I-XL das Tor zum europäischen ERDS auf – eine Datenautobahn im All, bei der Informationen zwischen den Satelliten rund um die Uhr ausgetauscht werden können“, veranschaulicht Gruppe.

Seit mehreren Jahren werden Laser-Übertragungs­systeme auf Satelliten getestet. Dem deutschen Erdbeobachtungs­satelliten TerraSAR-X gelang es erstmals 2007 mithilfe eines LCT Daten mit dem amerikanischen Satelliten NFIRE über eine Distanz von 5000 Kilometern mit einer Datenrate von 5,6 Gigabits pro Sekunde auszutauschen. Damit könnte er 400 DVDs pro Stunde übertragen.

DLR / OD