Artemis hatte Bilderbuchstart

Ariane 5 mit Artemis
Ariane 5 mit Artemis
12 Juli 2001

Die Europäische Weltraumagentur hat am 12. Juli ein neues Kapitel in der Telekommunikation aufgeschlagen. An Bord des geostationären Kommunikationssatelliten Artemis, der an diesem Tag gestartet wurde, befindet sich ein Lasersystem zur direkten Datenübertragung zwischen Satelliten. Weitere wichtige Nutzlasten sind ein Transponder für das europäische Navigationssystem EGNOS und Übertragungseinrichtungen für die mobile Kommunikation.

Schon früh hatten die Verantwortlichen der ESA die Bedeutung der "Relaisstationen im All" für die Kommunikation erkannt und richtungsweisenden Technologien den Weg geebnet. Auch mit Artemis (Advanced Relay and Technology Mission) werden wieder neuartige Systeme für Kommunikationssatelliten erprobt. Er hat drei wichtige Aufgaben zu erfüllen:

  1. Er soll als Relaissatellit zur Datenübertragung zwischen anderen Satelliten und Bodenstationen dienen
  2. Er wird das dritte Schlüsselelement des europäischen EGNOS-Navigationssystems.
  3. Über ihn kann von und zu mobilen Terminals auf der Erde Sprach- und Datenübertragung erfolgen.

SILEX - Licht überträgt Daten

Artemis
Artemis

Die wohl interessanteste Nutzlast an Bord von Artemis ist das SILEX-Experiment (Semiconductor Intersatellite Link Experiment), denn zum ersten Mal wird auf zivilen Satelliten ein Laserstrahl zur schnellen Datenübertragung eingesetzt.

Niedriger fliegende Satelliten sind für die Bodenstation immer nur für wenige Minuten sichtbar. Bei Katastrophenwarnungen zum Beispiel müssen die Daten aber sofort zur Verfügung stehen. Hier können Relaissatelliten auf der geostationären Bahn helfen, die für den Betrachter am Boden immer sichtbar sind. Die amerikanischen TDRS-Satelliten erfüllen z.B. eine derartige Aufgabe als Relais zwischen der Erde und den Space Shuttles. Dabei werden aber Funkwellen im Gigahertz-Bereich genutzt. Das Laserlicht hat den Vorteil, das die Frequenz, also die Schwingungszahl der Lichtwelle pro Zeiteinheit wesentlich höher als bei Funkwellen ist. Dementsprechend können mehr gesendet werden. Der Nachteil ist die Störempfindlichkeit z.B. durch Wolken oder Schmutz in der Atmosphäre. Deshalb erfolgt der Versuch zunächst auch nur zwischen Satelliten im Vakuum des Weltraums. Für die Tests stehen zwei Satelliten zur Verfügung, einmal der französische Fernerkundungssatellit Spot 4 und zum anderen der japanische Raumflugkörper OICETS (Optical Inter Orbit Communications Engineering Test Satellite).

Übertragung zwischen PASTEL und OPALE

PASTEL
PASTEL

Beide Systeme haben Sendeeinheiten an Bord. Bei Spot 4 ist es das System PASTEL (Passager Spot de Telécommuniction Laser), bei OICTS LUCE (Laser Utilizing Communications Equipment). Das Gegenstück an Bord von Artemis heißt OPALE (Optical Payload Laser Experiment). Über die beiden Geräte ist eine Datenübertragung von 50 Mbps (Megabits pro Sekunde) möglich. Auch aus energetischer Sicht ist die Laserübertragung attraktiv. Die Laserdiode braucht für die maximale Datenrate gerade 60 mW. Um die beschriebenen Vorteile voll nutzen zu können, sind einige Randbedingungen zu erfüllen. Da der Laserstrahl durch ein Teleskop mit 25 cm Durchmesser fokussiert wird und damit in 42 000 km Entfernung nur einen Durchmesser von 400 m hat, muß der Lageregelung des Satelliten besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Ein spezielles, von 19 Laserdioden gespeistes "Leuchtfeuer", in Richtung des Zielsatelliten gesendet, dient der Verbindungsaufnahme.

Zusätzlich zu SILEX hat der ESA-Satellit mit SKDR (S/Ka-Band Data Relay) auch noch Systeme für die Funkübertragung zwischen ihm und niedriger fliegenden Objekten an Bord. So sollen später u.a. Daten vom europäischen Umweltsatelliten Envisat sowie der Internationalen Raumstation auf diesem Weg zur Erde übertragen werden.

EGNOS - Navigation hoher Genauigkeit

Große Verbreitung hat die Satellitennavigation in zivilen Bereichen gefunden. Einige Nutzer, z.B. in der Luftfahrt, haben aber wesentlich höhere Anforderungen, als das amerikanische GPS-Signal oder die russischen GLONASS-Daten liefern können. Hier soll das europäische System EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System) helfen, das durch die Verteilung genau berechneter Korrektursignale auf Basis von GPS, GLONASS und festen Referenzpunkten die Genauigkeit, Verfügbarkeit und Integrität des Systems wesentlich verbessern wird. Dazu befinden sich nun auf drei geostationären Satelliten - neben Artemis sind das Inmarsat 3 AOR-E und Inmarsat 3 IOR - Transponder, die das in der Bodenstation errechnete Signal an die Nutzer verteilen.

Lernen mit Umweg über den Weltraum

Eine weitere Nutzlast, LLM (L-Band Land Mobile Payload) wird die Kommunikation von Partnern ermöglichen, die sich nicht an einem bestimmten Punkt aufhalten, sondern mobil irgendwo in Europa, Nordafrika oder dem Nahen Osten unterwegs sind. Sie können über kleine Terminals die Verbindung zu einer Zentrale oder zu anderen Partnern herstellen und dort Informationen abrufen bzw. welche senden. Ein konkretes Projekt ist das Lernen über Satellit. Das Projekt heißt Trapeze 3. Die Schüler sind über ihr Terminal mit einem Lehrer und einem Server verbunden. Vom Server erhalten sie multimediale Lerninhalte und Aufgaben. Der Lehrer steht für Fragen und als Helfer zur Verfügung. Die technische Herausforderung ist dabei die Zwei-Weg-Verbindung, d.h. sowohl der Empfang der Daten als auch das Senden von Fragen und Lösungen sind über Satellit möglich.

Neues Triebwerk im Test

Erstmals auf einem europäischen Satelliten werden sogenannte elektrische Triebwerke eingesetzt. Bei ihnen wird ein Gas (z.B. Xenon) ionisiert und dann durch elektrische Felder beschleunigt. Derartige Triebwerke sollen zunehmend vor allem in langlebigen geostationären Satelliten Anwendung finden. Auf Artemis kommen RITA und EITA zum Einsatz. RITA (Radiofrequency Ion Thruster Assembly)wurde von Astrium in Deutschland gebaut. Das Triebwerk leistet einen Schub von 15 bis 200 mN. Mit einem solchen System wird nur ein Zehntel des Treibstoffs gegenüber herkömmlichen Systemen verbraucht. Das bedeutet weniger Startgewicht oder eine höhere Nutzlast. EITA wurde vom britischen Zweig des internationalen Astrium-Unternehmens geliefert.

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