26.01.2022

Link zur Da­ten­au­to­bahn im All

Mit dem „Columbus Ka-Band Terminal" wird die ISS an den „SpaceDataHighway” angeschlossen.

Das „Columbus Ka-Band Terminal“, kurz „ColKa“ hat seinen Dienst aufgenommen. Das wissen­schaftliche Datenaufkommen bei den Experimenten auf der ISS wächst stetig. Mit ColKa erhält das Columbus-Labor der Inter­nationalen Raumstation ISS einen eigenen direkten Anschluss an die Datenautobahn im All – den SpaceDataHighway. Die Hoch­geschwindigkeits­satelliten­verbindung beschleunigt den Daten­verkehr nach Europa erheblich. Davon werden viele Wissen­schaftlerinnen und Wissen­schaftler mit ihren Experimenten profitieren – und zwar schon während der „Cosmic Kiss“-Mission.

Abb.: Das Europäische Daten­relaissystem ist ein Netz­werk...
Abb.: Das Europäische Daten­relaissystem ist ein Netz­werk geo­­sta­tio­närer Sa­tel­li­ten. Mit die­sem Sys­tem kön­nen ho­he Da­ten­men­gen von Erd­be­ob­ach­tungs­­sa­tel­li­ten, die auf re­la­tiv nied­ri­gen Um­lauf­­bah­nen um die Er­de krei­sen, in Echt­zeit zur Er­de über­mit­telt wer­den. (Bild: ESA)

Eine etwa kühlschrank­große Antenne macht nun einen Datentransfer in Echtzeit zwischen der ISS und dem Columbus-Kontroll­zentrum am Standort des DLR in Ober­pfaffenhofen möglich, wo das ColKa-Terminal betrieben wird. Die Antenne und auch der SpaceDataHighway ist ein Projekt von Airbus in Zusammenarbeit mit der europäischen Weltraum­organisation Esa. Vor einem Jahr installierten die beiden Nasa-Astronauten Mike Hopkins und Victor Glover mit einem Außen­bordeinsatz die Antenne an der Außenseite des europäischen Columbus-Labors der ISS. „Nach der erfolg­reichen Installation haben wir zahlreiche Tests vom Columbus-Kontroll­zentrum aus durchgeführt. Wir haben zum Beispiel überprüft, ob die Antenne sich nach unseren Kommandos korrekt ausrichtet, ob die Kommunikation mit dem Datennetzwerk richtig funktioniert und ob Daten erfolgreich übertragen werden", erklärt Daria Margiotta, Flug­direktorin im Columbus-Kontroll­zentrum am DLR-Standort in Ober­pfaffenhofen.

Außerdem wurden noch Temperatur­tests durchgeführt. Denn die Antenne muss zum Beispiel auch unter den harschen Bedingungen des Weltraums funktionieren. Ist die ISS zum Beispiel zur Sonne gedreht, herrschen bis zu 121 Grad Celsius an der Außenhülle. Verschwindet sie im Erdschatten, herrschen auf einmal minus 157 Grad Celsius. Um unter diesen Bedingungen optimal zu funk­tionieren, wird die Antenne automatisch je nach Bedarf runter­gekühlt und wieder aufgeheizt. Außerdem wurden in Oberpfaffen­hofen sämtliche System- und Software­tests durchgeführt. Nach dem Abschluss dieser Tests ist ColKa nun für den Dauerbetrieb einsatz­bereit. 

In 36.000 Kilometern über der Erde stehen geo­stationäre Kommunikations­satelliten. Diese Relais­satelliten sind lange im Sichtfeld& ;von anderen tieffliegenden Satelliten, wie zum Beispiel der Umwelt­satellitenflotte im euro­päischen Copernicus-Programm, können deshalb auch große Daten­pakete von den „Tieffliegern“ empfangen und sie besonderes schnell und vor allem ununter­brochen an Bodenstationen weitergeben. „ColKa sendet seine Daten zum EDRS-A-Kommunikations­satelliten, der wiederum sendet sie zur Bodenstation nach Harwell in Großbritannien. Von dort aus gehen die Daten dann über das Inter­connection Ground Subnetwork (IGS) zu uns zum Columbus-Kontrollzentrum in Oberpfaffen­hofen und umgekehrt. Wir erreichen so Datenüber­tragungsraten von fünfzig Megabit pro Sekunde“, sagt Margiotta. Für das Columbus-Kontroll­zentrum ergeben sich so ganz neue Möglichkeiten für Tests sowie im Bereich Flugdynamik, Bodensoftware und im generellen Betrieb der Raumstation.

Von dem Anschluss an die Datenautobahn werden viele Wissen­schaftlerinnen und Wissen­schaftler profitieren, denn sie haben einen direkteren Zugriff auf ihr jeweiliges Experiment. „Wir werden durch ColKa sehr viel schneller als jemals zuvor die Daten von sämtlichen europäischen Racks und den Nutzlasten bekommen. Im Columbus-Kontroll­zentrum wachen wir daher sehr genau über den reibungs­freien Datenverkehr, den wir mit den anderen Nutzern in Europa koordinieren. Wir sind aber auch in dauerhaftem Kontakt zur Nasa, weil die Antenne zum Beispiel nicht während Außen­bordeinsätzen der Astronauten betrieben werden kann", sagt Margiotta.

Außerdem soll ColKa auch in besonderen Fällen für die „Space-To-Ground"-Kommuni­kation eingesetzt werden. So sollen zum Beispiel Audio- und Videokonferenzen für öffentliche Veranstaltungen über die „AstroPi“-Hardware der Esa möglich werden. „ColKa erweitert das Kommunikationsspektrum mit der Raumstation immens. Aber nicht nur das. Beim Entwurf, Bau und Betrieb von der Antenne wurde viel Know-how gewonnen, das nun auch wichtige Dienste für die Entwicklung des Tele­kommunikations- und Betankungs­modul am europäischen Esprit-Modul des „Lunar Gateway“ – dem geplanten Außenposten in der Mond­umlaufbahn – leisten wird. Hier muss Kommuni­kation über eine tausendmal größere Distanz zur Erde als bei der ISS funk­tionieren“, sagt Volker Schmid, „Cosmic Kiss“-Missions­leiter in der Deutschen Raumfahrt­agentur im DLR.

DLR / JOL

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