Tauschen Satelliten Daten aus, nutzen sie bisher vorwiegend Radiowellen. Jetzt konnten Wissenschaftler die Datenrate auf das Hundertfache steigern – indem sie Laser statt Radiosignale zur Übertragung nutzten. Ein Diodenlaser-Pumpmodul, ist jetzt erfolgreich an Bord von Satelliten getestet worden.
Die Laser, die die Kommunikation zwischen dem deutschen Satelliten TerraSAR-X und dem US-Satelliten NFIRE übernahmen, wurden an Bord des Satelliten von Pumpmodulen aktiviert, die Forscher am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen im Auftrag der Firma Tesat GmbH & Co. KG entwickelt haben. Mit Lichtgeschwindigkeit sausten die Daten zwishen beiden Satelliten hin und her und überbrückten dabei fehlerfrei mehr als 5.000 Kilometer Weltraum.
Die erreichte Bandbreite ist hundertmal größer als bei der herkömmlichen Übertragung durch Radiowellen – die neue Datenmenge entspricht etwa 400 DVDs pro Stunde. So könnten größere Datenpakete künftig über mehrere Satelliten hinweg übertragen werden – etwa um Bilddaten von Erdbeobachtungssatelliten zur Bodenstation zu senden. Das war bisher nicht möglich, da die Bandbreite der Radiowellen nicht ausreicht. Ein weiterer Vorteil der neuen Übertragung: Laser lassen sich besser fokussieren als Radiowellen, so können Daten gezielt versendet werden.
„Die Module müssen die Beschleunigung und Vibrationen des Satelliten beim Start aushalten sowie die unwirtlichen Bedingungen im Weltraum – etwa extreme Strahlung und hohe Temperaturunterschiede“, erklärt Martin Traub, der die Entwicklungsarbeiten am ILT geleitet hat. „Wir haben die Pumpmodule daher im Vorfeld unter enormen Bedingungen getestet: Temperaturen von -35°C bis 60°C, Beschleunigungen, die 1300-mal so hoch waren wie die Erdbeschleunigung, Bestrahlungen mit Gammastrahlen.“ Für den Weltraumeinsatz dürfen die einzelnen Module weder zu groß noch zu schwer sein: Mit 5 mal 5 mal 2 Zentimetern sind sie kaum größer als eine Streichholzschachtel und mit 130 Gramm wiegen sie nicht viel mehr als eine Tafel Schokolade.
„Das geringe Gewicht erreichen wir durch die Wahl der Materialien und ein aufwändiges Gehäuse: All das Material, das nicht unbedingt erforderlich ist, haben wir weggefräst“, sagt Traub. Die Herausforderung dabei: Trotz des geringen Gewichts muss die Wärme, die bei der Ausgangsleistung von mehreren Watt entsteht, abgeführt werden. Den ersten Einsatz im Weltraum hat das Lasermodul gut überstanden. In einem nächsten Schritt sollen Laserterminals in einem geostationären Satelliten eingebaut werden.
(Fraunhofer Gesellschaft, 16.05.2008 – NPO)
