ESA will Laserstrahl von Mondmission auffangen

Ein Laserstrahl bei einem früheren optischen Experiment unterwegs zum Mond
27 Juni 2012

2013 wird ein NASA-Satellit digitale Lasersignale an eine ESA-Empfangsstation senden. Die Bandbreite wäre ausreichend, um gleichzeitig dutzende Filme zu übertragen. Mit diesem Test soll nachgewiesen werden, dass die neuen optischen Übertragungssysteme für zukünftige, datenintensive Missionen im All geeignet sind.

Selbst die derzeit modernsten Satelliten kommunizieren noch immer per Funk mit ihren Bodenstationen und benötigen daher große, sperrige Antennenschüsseln.

Läuft nächstes Jahr jedoch alles wie geplant, wird mit Unterstützung der ESA belegt werden können, dass die Kommunikation von der Erde in den Weltraum und zurück mittels optischer Wellenlängen eine sowohl ausgereifte als auch sehr schnelle Technologie ist und bei zukünftigen Missionen in der Erdumlaufbahn und im Sonnensystem zu Einsatz kommen kann.

Die Zusammenarbeit von ESA und NASA ist Teil des LLCD-Projektes der NASA (Lunar Laser Communication Demonstration), bei dem der LADEE-Mondsatellit (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) der NASA über ein neues optisches Bordterminal mit drei Bodenstationen kommunizieren wird.

ESA: Vorreiter in Sachen Weltraum-Laserkommunikation

„2001 ist der ESA die weltweit erste Laserkommunikation zwischen zwei Raumfahrzeugen gelungen. Zoran Sodnik zufolge, Leiter des ESA-Projektes „Lunar Optical Communication Link“ soll 2013 der Alphasat mit einem Laserkommunikationssystem der zweiten Generation ausgestattet werden, und ab 2015 dann auch die EDRS-Satelliten (European Data Relay Satellite)“, zur Einrichtung einer optischen Kommunikationsverbindung zum Mond.

„Derzeit möchten wir nachweisen, dass eine Laserkommunikation vom Mond durch die Erdatmosphäre hindurch zur Bodenstation und zurück möglich ist, so Zoran Sodnik.“

Optische Kommunikation zwischen Erde und Weltraum

„Damit zeigen wir, dass die optische Kommunikationstechnologie bei zukünftigen Wissenschafts- und Erkundungsmissionen eingesetzt werden kann, bei denen höhere Bandbreiten zur Übertragung wertvoller wissenschaftlicher Daten bei gleichzeitiger Verringerung der Bordressourcen gefragt sind.“

Computermodell des LADEE-Satelliten

Die lasergestützte Kommunikation ermöglicht kleinere, leichtere Sende- und Empfangsbordsysteme und bietet deutlich höhere Bandbreiten als herkömmliche Funktechnik.

Der LADEE-Mondsatellit der NASA soll 2013 starten und Lasersignale an zwei NASA-Stationen in Kalifornien bzw. New Mexico senden, sowie darüber hinaus an die Optical Ground Station (OGS) der ESA auf Teneriffa (Spanien).

„Die LLCD-Mission nutzt sowohl NASA- als auch ESA-Bodenstationen und zeigt deshalb den Wert einer agenturübergreifenden Unterstützung der optischen Kommunikation, wie sie von der Optical Link Study Group (OLSG) ja auch empfohlen wird“, meint John Rush vom NASA-Büro für Weltraumkommunikation und -navigation.

Die OLSG ist ein Unterausschuss der Interagency Operations Advisory Group (Link: siehe rechts) unter dem gemeinsamen Vorsitz von ESA und NASA. Er entwickelt Richtlinien für die Standardisierung der optischen Kommunikation, damit sich die Weltraumagenturen zukünftig weltweit gegenseitig unterstützen können.

Teleskop in der OGS-Bodenstation der ESA auf Teneriffa

Das Gremium kam zu dem Ergebnis, dass eine optische Datenübertragung nur dann zuverlässig möglich ist, wenn zahlreiche Bodenstationen an unterschiedlichen Orten eingebunden sind, damit im Falle eingeschränkter Übertragungsmöglichkeiten - z. B. Bewölkung - jederzeit eine andere Station übernehmen kann.

„Je mehr Bodenstationen, desto höher die Kosten. Daher können wir den Einsatz optischer Kommunikationstechnologie bei unseren Weltraummissionen beschleunigen, indem wir mit anderen Weltraumagenturen zusammenarbeiten“, so Herr Rush.

Im Herbst 2013 sollen erstmals Testdaten durch die Atmosphäre zum Bordempfänger von LADEE und zurück übertragen werden. Dabei kommen ein 1550 nm-Infrarotlaser und neue Modulations- und Verschlüsselungstechniken zum Einsatz.

Optische Kommunikationstechnologien für höchste Bandbreiten

Die ESA-Station auf Teneriffa wird mit modernstem Ausrichtungs-, Erfassungs- und Bahnverfolgungsequipment ausgestattet, da der Laserstrahl zur Übertragung sehr dünn ist und somit extrem präzise ausgerichtet werden muss. Zudem wird die Station mit einem neuartigen optischen Empfänger ausgerüstet, der von der schweizerischen RUAG Space im Auftrag der ESA entwickelt wurde.

Der neue optische Empfänger wird im Januar 2013 bei der RUAG getestet und im März darauf auf Teneriffa installiert. Der LADEE-Start ist für Mitte 2013 geplant, die ersten Lasertests sollen etwa vier Wochen nach Eintritt in die Mondumlaufbahn stattfinden.

„Zukünftige Missionen werden sich auf optische Datenkommunikation zwischen Erde und Weltraum stützen können.“

„Gemeinsam mit unseren Partnern arbeiten wir an optischer Weltraum-Kommunikationstechnologie mit sehr hohen Übertragungsraten, dabei jedoch sehr leichten und energiesparenden Lasern“, erläutert Klaus-Jürgen Schulz, Abteilungsleiter Bodenstationssysteme bei der ESA.

„Wir möchten zeigen, dass sich zukünftige Missionen auf optische Datenkommunikation zwischen Erde und Weltraum stützen können.“

Anmerkung des Herausgebers: Neben der Kommunikation durch die Atmosphäre entwickelt die ESA auch Lasersysteme für zukünftige Alphasat- und EDRS-Missionen zur Kommunikation von Satellit zu Satellit. (weitere Informationen).

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