Die erste Gigabit-Übertragung

Den Beweis, dass ein lasergestütztes Kommunikations-System im Orbit funktioniert, lieferte Ende 2014 ein Pilotversuch. Zum ersten Mal gelang es dabei, Daten per Laser über fast 36.000 Kilometer hinweg auszutauschen – und das in der Erdumlaufbahn. Bei dieser ersten Laser-Langstrecken-Übertragung im Orbit wurden innerhalb weniger Sekunden hochauflösende Satellitenbilder übertragen.

Das Laser Communication Terminal (LCT) ist Sender und Empfänger zugleich und kann bis zu 1,8 Gigabit pro Sekunde an Daten übertragen. © DLR/ TESAT

Laser-Terminals als Kernbauteil

Sender bei dieser Laser-Übertragung war der europäische Erdbeobachtungssatellit Sentinel 1A. Er umkreist die Erde in etwa 700 Kilometern Höhe auf einem erdnahen polaren Orbit. Mit an Bord hat dieser im April 2014 gestartete Satellit eine Sonderausstattung: ein vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickeltes Laserkommunikations-Terminal (LCT).

Dieses Terminals fungieren als Sender und Empfänger zugleich und schaffen es selbstständig, ihr Partnerterminal auf einem anderen Satelliten zu orten und sich mit ihn zu verbinden. Das bedeutet, sie müssen ein Ziel ausmachen, das nur knapp 15 Zentimeter groß ist, bis zu 45.000 Kilometer entfernt sein kann und sich mit einer relativen Geschwindigkeit von acht Kilometern pro Sekunde bewegt – keine einfache Aufgabe.

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Rekord-Übertragung geglückt

Entsprechend gespannt war man bei DLR und ESA auf die erste Übertragung mittels orbitaler Laser- Kommunikation. Dafür visierte das auf Sentinel 1A montierte Terminal den weit über ihm fliegenden Kommunikationssatelliten Alphasat I-XL an. Auch dieser im geostationären Orbit kreisende Satellit trägt ein Laserkommunikations-Terminal. Zum Zeitpunkt der Übertragung waren beide Satelliten rund 36.000 Kilometer voneinander entfernt – das entspricht fast dem dreifachen Erd-Durchmesser.

Aber es klappte: Innerhalb von wenigen Sekunden schickte Sentinel die im Laserstrahl optisch kodierten Bilddaten an seinen Partner-Satelliten. Er erreichte dabei immerhin eine Übertragungsrate von 0,6 Gigabit – mehr als je zuvor im Orbit realisiert. Theoretisch aber kann die Laserverbindung bis zu 1,8 Gigabit pro Sekunde über eine Distanz von bis zu 45.000 Kilometern transportieren – das entspricht 180 DVDs pro Stunde und ist das 30-Fache der bisher üblichen Datenrate.

Diese Aufnahme von Berlin schickte Sentinel-1 per Laser an Alphasat - über eine Entfernung von 36.000 Kilometern hinweg. © Copernicus data/ESA (2014)

Der als Relais dienende Alphasat I-XL schickte die empfangenen Datenpakete dann per Mikrowellen-Verbindung an seine Empfangsstation beim DLR in Oberpfaffenhofen weiter. „Das ist ein großer Erfolg“, kommentierte Gerd Gruppe, Vorstand des DLR Raumfahrtmanagements. „Mit diesem Nachweis sind wir der Fertigstellung und Nutzung des weltweit leistungsfähigsten Datenrelais-Systems einen bedeutenden Schritt näher gekommen.“

Nadja Podbregar
Stand: 12.02.2016