Laserkommunikationssystem bereit für Mondmission

Laser from OGS
Laser der Optical Ground Station (OGS) der ESA auf Teneriffa
1 August 2013

Nach einer Reihe entscheidender Bodentests kann das hoch entwickelte Lasersystem mit ultra-schneller Datenübertragung nun für die Kommunikation mit Satelliten im All eingesetzt werden. Noch in diesem Jahr wird das ESA-Observatorium in Spanien dieses Lasersystem nutzen, um Daten mit einer NASA-Mondsonde auszutauschen.

Die Labortests legen den Grundstein für eine Echtzeit-Demonstration beim Start der NASA-Mondmission mit den Satelliten Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) im Oktober.

An Bord des LADEE-Satelliten befindet sich ein Terminal zur Übermittlung und zum Empfang von Laserlichtimpulsen. Die Optical Ground Station (OGS) der ESA auf Teneriffa wird mit einer zusätzlichen Einheit auf den neuesten Stand gebracht und gemeinsam mit zwei Bodenstationen in den USA Daten mit einer bisher einmaligen Geschwindigkeit übermitteln. Dies wird anhand von Lichtstrahlen im Infrarotbereich erfolgen, deren Frequenz denen von Glasfaserkabeln am Boden ähnelt.

Deutlich machen lässt sich der technologische Fortschritt anhand eines Vergleichs mit einem Download in der Größenordnung des Speichervolumens einer handelsüblichen DVD. Während die Übertragung mit der herkömmlichen Funktechnologie noch 690 Stunden gedauert hätte, kann dank des neuen Laserkommunikationssystems nun die selbe Datenmenge in einer Stunde übermittelt werden.

ESA's ground station in Spain will beam data via laser to NASA's LADEE
Der LADEE-Satellit auf dem Weg in die Mond-Umlaufbahn

„Die Tests am LADEE-Satelliten sind planmäßig verlaufen. Wir konnten noch einige klärungsbedürftige Punkte identifizieren, dennoch steht einem Missionsstart Mitte September nichts im Wege. Unsere Bodenstation wird gemeinsam mit zwei NASA-Bodenstationen mit dem LADEE-Mondsatelliten kommunizieren. Damit möchten wir demonstrieren, dass die optische Kommunikation bei zukünftigen Missionen zum Mars oder zu anderen Zielen in unserem Sonnensystem einsatzbereit ist“, sagt Zoran Sodnik, Leiter des ESA-Projekts Lunar Optical Communication Link.

Neue europäische Technologien auf dem Prüfstand

Die Tests wurden im Juli in Zürich, in den Gebäuden der RUAG, einer Schweizer Partnerfirma der ESA, durchgeführt. Dabei wurden neben einem neuen Detektoren- und Entschlüsselungssystem auch ein Distanzmessungssystem sowie ein Transmitter verwendet.

Mit Unterstützung des Massachusetts Institute of Technology (MIT), des Lincoln Laboratory und des Jet Propulsion Laboratory (JPL) stellten Mitarbeiter der NASA ihren Laser-Terminal-Simulator zur Verfügung, während die ESA, gemeinsam mit RUAG und dem dänischen Unternehmen Axcon, die europäischen Geräte in Betrieb setzte, um die Kompatibilität zwischen den beiden Hardware-Einheiten zu prüfen.

Das RUAG-Testlabor in Zürich

„Dieser agenturübergreifende optische Kompatibilitätstest war der erste seiner Art und hat sowohl die Einsatzfähigkeit des Up- und Downlinks der Datenübertragung als auch der Distanzmessung bewiesen“, sagt ESA-Mitarbeiter Klaus-Jürgen Schulz, Verantwortlicher für die Bodenstationssysteme im ESOC, dem Europäischen Satellitenkontrollzentrum der ESA in Darmstadt.

Der erste Versuch, den Laser mit dem LADEE-Satellit zu verbinden wird voraussichtlich zirka Mitte Oktober, vier Wochen nach Missionsstart, unternommen.

Laserkommunikation als zukunftsweisendes System für Weltraumkommunikation

Laserkommunikationssysteme in nahen Infrarotbereichen könnten der Weg der Zukunft sein, riesige Datenmengen von Satelliten, die in den Umlaufbahnen der Erde, des Mars, oder sogar noch weiter entfernterer Planeten kreisen, zur Erde zu übertragen.

Diese Systeme sind leichter, kleiner und energieeffizienter als die derzeit verwendeten Funksysteme, wodurch sich Erwartungen zufolge auch die Missionskosten verringern und Einsatzmöglichkeiten für neue wissenschaftliche Bordgeräte entstehen werden.

Darüber hinaus hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ein von Satellit zu Satellit sendendes Laser-Kommunikationsterminal entwickelt, welches sein technologisches Demonstrationsdebüt an Bord der Alphasat-Mission geben wird. Die ESA plant das in Deutschland entwickelte optische Kommunikationsterminal als Hauptgerät an Bord ihrer EDRS (European Data Relay Satellite) - Missionen einzusetzen.

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