Schnelle Kommunikation im Weltraum

Erstmals sollen mehrere Kleinsatelliten, die aufgrund der geringen Startmasse (von weniger als 15 Kilogramm) auch als Nanosatelliten klassifiziert werden, durch Wissenschaftler der TU Berlin im Weltraum ein kooperierendes Kommunikationsnetzwerk aufspannen.

Mit einem solchen Netzwerk sollen in Zukunft im Weltraum bestimmte Daten automatisch zu Produkten verarbeitet werden können, die sofort dem Endnutzer zur Verfügung gestellt werden.

In der bisher üblichen Satellitenkommunikation im niederen Erdorbit werden anfallende Rohdaten bei einem Überflug über Bodenstationen mit einer Verzögerung von mehreren Stunden zur Erde gesendet, prozessiert, archiviert und verteilt. Die Auslieferung von Datenprodukten dauert meist ein bis mehrere Tage.

Für bestimmte Fragen der Frühwarnung und des Katastrophenmonitoring wäre ein Zeitgewinn durch Sofortverarbeitung im Orbit und die Kommunikation von Satellit zu Satellit bis zur nächsten Bo-denstation ein hoher Gewinn. Wichtige Fragen der Kommunikation in einem Kleinsatellitennetzwerk werden nun in einem neuen Forschungsvorhaben der TU Berlin ergründet und ihre Lösung im Weltraum demonstriert.

Im Rahmen des Projektes S-Net (S-Band Netzwerk für kooperierende Satelliten) wollen Wissenschaftler der Technischen Universität Berlin (TU Berlin) ein bisher weltweit einmaliges Netzwerk aus mehreren Nanosatelliten aufbauen und deren technische Leistungsfähigkeit demonstrieren. Ein solches Weltraumnetzwerk aus Nanosatelliten kann durch den gezielten Austausch von Informationen untereinander eine höhere örtliche und zeitliche Abdeckung der Erdoberfläche erzielen als größere Einzelsatelliten. Zusätzlich kann der eventuelle Ausfall eines einzelnen Satelliten innerhalb eines autonomen Netzwerks besser verkraftet werden.

Im Detail sollen insgesamt vier Nanosatelliten mit je einem an der TU Berlin neu entwickelten netzwerkfähigen Funkgerät (Projektname: Slink) ausgestattet werden. Dieses Funkgerät kommuniziert im S-Band Frequenzbereich (2000 – 2300 MHz) und erlaubt dem Satelliten nicht nur die Kommunikation der einzelnen Teilnehmer mit der Bodenstation, sondern auch den Datenaustausch zwischen den einzelnen Nanosatelliten. Dabei werden moderne Übertragungsverfahren wie DQPSK und Turbo Code eingesetzt, um eine hohe Datenrate bei möglichst geringem Energieverbrauch zu erzielen. Es kann eine Datenrate von bis zu 100 Kilobit pro Sekunde zwischen zwei Satelliten erreicht werden. Darüber hinaus ermöglicht das Funkgerät auch eine beidseitige Kommunikation mit einer Bodenstation mit einer Datenrate von 1 Megabit pro Sekunde. Das ist für Kleinsatellitenkommunikation Weltspitze.

Durch die Erprobung und Demonstration eines Intersatelliten-Netzwerkes anhand entsprechender Funktechnologien und Kommunikationsprotokolle soll der wissenschaftliche und technische Grundstein für zukünftige autonome Multisatelliten-Missionen gelegt werden. In Zukunft könnte ein flächendeckendes Netzwerk aus Nanosatelliten die Erde umkreisen und zur Erdbeobachtung (zum Beispiel von maritimen Systemen), Katastrophenmonitoring oder Frühwarnsystemen eingesetzt werden. Die gesammelten Daten könnten über das kosteneffiziente, aber dennoch flexible autonome Netz zeitoptimal zum Nutzer gesendet werden.

Das Forschungsvorhaben wird über einen Zeitraum von mehr als 4 Jahren vom Deutschen Institut für Luft- und Raumfahrt mit einer Beteiligungssumme von 3,3 Millionen Euro gefördert. Das Projekt wird die Richtlinie zur Vermeidung von Weltraummüll (European Code of Conduct for Space Debris Mitigation, 2004) berücksichtigen. Die Entsorgung der Satelliten aus dem Erdorbit nach Missionsbetrieb erfolgt durch die passive Absenkung der Orbithöhe. Beim Eintritt in die Erdatmosphäre verglühen die Satelliten aufgrund der hohen Reibungstemperatur, so dass kein Weltraummüll im Orbit hinterlassen wird.

Weitere Informationen erteilt Ihnen gern: Dr.-Ing. Zizung Yoon, TU Berlin, Fachgebiet Raumfahrttechnik, Tel.: 030/314-24438, E-Mail: zizung.yoon@tu-berlin.de