Satelliten kommunizieren per Laser

Satelliten tauschen Daten üblicherweise mithilfe von Radiowellen aus. Jetzt konnte die Datenrate auf das Hundertfache gesteigert werden – mit Lasern statt Radiosignalen.

Mit Lichtgeschwindigkeit sausten die Daten vom deutschen Satelliten TerraSAR-X zum US-Satelliten NFIRE und zurück, überbrückten fehlerfrei mehr als 5000 Kilometer Weltraum. Das Besondere an dem Weltraumtest, den die Firma Tesat-Spacecom kürzlich machte: Laser übermittelten Daten zwischen den Satelliten. Die erreichte Bandbreite ist hundertmal größer als bei der herkömmlichen Übertragung durch Radiowellen – die neue Datenmenge entspricht etwa 400 DVDs pro Stunde. So könnten größere Datenpakete künftig über mehrere Satelliten hinweg übertragen werden – etwa um Bilddaten von Erdbeobachtungssatelliten zur Bodenstation zu senden. Das war bisher nicht möglich, da die Bandbreite der Radiowellen nicht ausreicht. Ein weiterer Vorteil der neuen Übertragung: Laser lassen sich besser fokussieren als Radiowellen, so können Daten gezielt versendet werden.

Abb.: Das Diodenlaser-Pumpmodul hält extreme Temperaturen und mechanische Belastungen aus und hat den ersten Einsatz im Weltraum gut überstanden. (Quelle: Fraunhofer ILT)

Die Laser, die die Kommunikation übernehmen, werden an Bord des Satelliten von Pumpmodulen aktiviert, die Forscher am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen im Auftrag der Firma Tesat GmbH & Co. KG maßgeblich entwickelt haben. Die Arbeiten waren Teil eines vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR finanzierten Programms. „Die Module müssen die Beschleunigung und Vibrationen des Satelliten beim Start aushalten sowie die unwirtlichen Bedingungen im Weltraum – etwa extreme Strahlung und hohe Temperaturunterschiede“, sagt Martin Traub, der die Entwicklungsarbeiten am ILT geleitet hat. „Wir haben die Pumpmodule daher im Vorfeld unter enormen Bedingungen getestet: Temperaturen von –35 °C bis 60 °C, Beschleunigungen, die 1300-mal so hoch waren wie die Erdbeschleunigung, Bestrahlungen mit Gammastrahlen.“ Für den Weltraumeinsatz dürfen die einzelnen Module weder zu groß noch zu schwer sein: Mit 5 x 5 x 2 Zentimetern sind sie kaum größer als eine Streichholzschachtel und mit 130 Gramm wiegen sie nicht viel mehr als eine Tafel Schokolade. „Das geringe Gewicht erreichen wir durch die Wahl der Materialien und ein aufwändiges Gehäuse: All das Material, das nicht unbedingt erforderlich ist, haben wir weggefräst“, sagt Traub. Die Herausforderung dabei: Trotz des geringen Gewichts muss die Wärme, die bei der Ausgangsleistung von mehreren Watt entsteht, abgeführt werden.

Den ersten Einsatz im Weltraum hat das Lasermodul gut überstanden. In einem nächsten Schritt sollen Laserterminals in einem geostationären Satelliten eingebaut werden.

Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft

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