Wegweisende Technologielösungen auf Alphasat
Alphasat hat neben dem LCT-Terminal als Technologiedemonstrations-Nutzlast TDP1 noch drei weitere TDPs an Bord, die wegweisend für künftige Kommunikationslösungen im All sind.
Neuartiger Sternensensor aus Jena
Das TDP6-Projekt beinhaltet einen Sternensensor (ASTRO APS) mit aktiver Pixelmatrix in CMOS-Technologie von der Jenaer Firma Jena-Optronik. Sternensensoren, auch Startracker genannt, erfassen im All Sternbilder und vergleichen sie mit einprogrammierten Aufnahmen. Auf diese Weise lässt sich die genaue Lage des Satelliten im Raum ermitteln und die Ausrichtung gegebenenfalls korrigieren. Das ist besonders wichtig für Kommunikationssatelliten, um eine genaue Ausrichtung der Antennen zur Erde zu gewährleisten.
Herkömmliche Sternensensoren haben als Bildaufnahmeelement eine passive CCD-Matrix (Charge-Coupled Device), deren Signal mit extra Baugruppen verstärkt und weiterverarbeitet werden muss. Dagegen ist bei der aktiven CMOS-Technologie die gesamte Auswerteelektronik auf einem Chip mit dem Sensor integriert. Dadurch wird das System genauer, zuverlässiger, kleiner und verbraucht weniger elektrische Energie. Ein weiterer Vorteil der CMOS-Technologie ist ihre höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber der harten kosmischen Strahlung. Außerdem hat der neue Startracker einen erweiterten Temperaturbereich von -30 Grad Celsius bis +60 Grad Celsius, in dem er zuverlässig arbeiten kann.
Alphasat ist als Testplattform für das neue Gerät ideal, denn die Simulation der Weltraumbedingungen auf der Erde ermöglicht nur Annäherungen an die realen Bedingungen im All.
Höchste Frequenzen für mehr Daten
Im Rahmen des Projekts TDP5 Aldo Paraboni werden Übertragungseinrichtungen für höchste Frequenzen im Q/V-Band erprobt. Das Experiment wurde nach dem italienischen Wissenschaftler Aldo Paraboni (1940 – 2011) benannt, der sich besonders der Hochfrequenzforschung gewidmet hat.
Das Q/V-Band umfasst den Frequenzbereich zwischen 36 und 56 GHz. Das bedeutet, dass sich die Übertragungsfrequenzen gegenüber den derzeit modernsten Kommunikationssatelliten, die im Ka-Band arbeiten, etwa verdoppeln. Bei der Nutzung des Q/V-Bandes sind jedoch viele Phänomene und Störfaktoren zu berücksichtigen, die nur bei diesen hohen Frequenzen auftreten. Die Aufgabe der TDP5-Nutzlast ist es, die Ausbreitung der Signale zu vermessen und neue Techniken zur Störunterdrückung zu erproben. An dem Experiment ist auch die österreichische Forschungseinrichtung Joanneum Research aus Graz beteiligt.
Der Strahlung widerstehen
Das Strahlungsexperiment unter der Bezeichnung TDP8 Environmental Effects Facility soll die Auswirkungen harter kosmischer Strahlung auf elektronische Baugruppen mit besonders für den Weltraumeinsatz geeigneten Bauelementen untersuchen. Mit dabei sind auch spezielle Transistoren auf Galliumnitrid-Basis vom Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) in Berlin-Adlershof. Sie wurden in ein Oszillator-Modul von Kollegen der Universität Aveiro (Portugal) und der portugiesischen Firma EFACEC eingebaut, das sich wiederum an Bord von Alphasat befindet.
GaN-Chips sind gegenüber Halbleiterbauteilen aus Silizium besser für den Einsatz im Weltraum geeignet, da sie auf kleiner Fläche mehr Leistung bei hohen Frequenzen erzielen. Sie erlauben daher kleinere, leichtere sowie belastbarere Systeme und tolerieren zudem den Einfluss kosmischer Strahlung besser.
Obwohl die Adlershofer Bauteile nicht auf diese Anwendung hin optimiert wurden, haben sie alle Vorabtests der ESA problemlos bewältigt. Sie hielten Strahlung, Hitze und mechanische Belastungen aus und können den Raketenstart und den Weltraumeinsatz ohne Beeinträchtigung überstehen.
Neben den Transistoren aus Berlin befinden sich noch Speicherbausteine, ein Strahlungssensor und eine optische Receiverplatine in dem Gerät von EFACEC.
