21.06.2023

Neuen Kommunikationsbereich erschließen

Satellit EIVE untersucht das E-Band für künftige Breitband-Datenübertragung.

Nach vier Jahren Entwicklung und Tests schickt ein Forschungsteam rund um die Universität Stuttgart noch in diesem Monat den Satelliten EIVE (Exploratory In-Orbit Verification of an E/W-Band Satellite Communication Link) ins Weltall. Ziel ist es, eine breitbandige Datenübertragung über größere Distanzen hinweg aufzubauen, etwa für eine globale, zeit- und orts­unabhängige Versorgung mit schnellem Internet. Die Forscher statteten EIVE dafür mit Technologien aus, die es ermöglichen, in einen bislang wenig erforschten Frequen­zbereich vorzudringen, das E-Band.

 

Abb.: Einbau des Satelliten in den Start­adapter der Firma Exolaunch in Berlin...
Abb.: Einbau des Satelliten in den Start­adapter der Firma Exolaunch in Berlin (Bild: U. Stuttgart / IRS)

EIVE ist weltweit eines der ersten Projekte, das im All eine derartige Kommunikations­strecke mit einer Reihe von verschiedenen Modulations­arten und Datenraten im E-Band bei 71 bis 76 Gigahertz (GHz) testet. Die gewonnenen Ergebnisse bilden die Grundlage für künftige Kommunikations­satelliten.

Mit einer Größe von etwa 12 auf 24 auf 40 Zentimetern und einer Masse von 8,8 Kilogramm gehört EIVE zur Klasse der Nano­satelliten und passt bequem in einen Schuhkarton. „Wir haben EIVE mit standardisierten CubeSat-Bauelementen entworfen“, erklärt Sabine Klinkner vom Institut für Raumfahrt­systeme (IRS). „Durch die Verwendung von Standards lässt sich der Satellit mit praktisch jeder Rakete ins All transportieren.“

Obwohl er so klein ist, birgt der Satellit jede Menge komplexe Technik: Neben dem kompakten Satellitenbus, der den Betrieb im Weltraum ermöglicht, verfügt EIVE über einen Transmitter zur Daten­übertragung im E-Band. „Das ermöglicht eine zehn- bis hundertmal höhere Frequenz, als wir sie bislang in der Mobilkommunikation nutzen“, sagt Ingmar Kallfass vom Institut für Robuste Leistungs­halbeiter­systeme (ILH). „Das entspricht einer Daten­übertragungsrate von bis zu 16 Gigabit pro Sekunde.“

Sensoren und Aktuatoren sorgen dafür, dass der Transmitter für die Daten­übertragung exakt auf die Bodenstation ausgerichtet ist. Mit an Bord sind außerdem besonders leistungsfähige Sende­technologien, die das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörper­physik (IAF) entwickelt hat. So lassen sich neben Testdaten auch Livevideodaten mit einer 4K-Kamera vom All zur Erde übertragen.

Für den Empfang der E-Band Transmissionen auf der Erde müssen sich Satellit und die für dieses Projekt eigens errichtete Boden­station an der Universität Stuttgart exakt aufeinander ausrichten. Am Boden empfangen, speichern und analysieren die Forscher die bis zu zwölf Terrabyte großen anfallenden Daten­mengen pro Überflug.

EIVE wird von der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien mit SpaceX/Transporter-8 ins All starten. Etwa eine Stunde nach dem Start wird der Satellit im niedrigen Erdorbit auf etwa 520 Kilometern Höhe und in polarer Flugbahn ausgeworfen. Während der darauf­folgenden Tage wird rund um die Uhr im Zwei­schicht­betrieb gearbeitet, um alle Systeme des Satelliten zu überprüfen und in Betrieb zu nehmen. Anschließend führen die Forscher mit EIVE bis mindestens 2024 Experimente zur E-Band-Kommunikation durch. An der Entwicklung des Satelliten waren neben dem IRS und ILH der Universität Stuttgart das Fraunhofer IAF sowie Partner aus der Industrie – RPG Radiometer Physics, Tesat-Spacecom und Thales Alenia Space Deutschland, AZUR SPACE sowie die Exolaunch GmbH – beteiligt.

U. Stuttgart / DE

 

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