Das „TeraNet“ der University of Western Australia, ein Netzwerk optischer Bodenstationen, das auf Hochgeschwindigkeits-Weltraumkommunikation spezialisiert ist, hat erfolgreich ein Lasersignal von einem deutschen Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn empfangen. Der Durchbruch ebnet den Weg für eine 1.3-fache Steigerung der Kommunikationsbandbreite zwischen Weltraum und Erde.
TeraNet 1, die Western Australian Optical Ground Station an der University of Western Australia. Bildnachweis: Danail Obreschkow, International Space Centre
Der Laserkommunikationstest von TeraNet mit OSIRISv1 ist für Westaustralien ein Fortschritt beim Ersetzen veralteter Funksysteme durch Hochgeschwindigkeitslaser in der Weltraumkommunikation. Das von der australischen Regierung finanzierte Netzwerk soll eine Vielzahl von Missionen unterstützen und die Datenübertragungskapazitäten in mehreren Sektoren verbessern.
Das TeraNet-Team unter der Leitung von Associate Professor Sascha Schediwy am Knotenpunkt des International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) der University of Western Australia empfing Lasersignale von OSIRISv1, einer Laserkommunikationsnutzlast des Instituts für Kommunikation und Navigation des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). OSIRISv1 ist auf dem Satelliten Flying Laptop der Universität Stuttgart montiert. Die Signale wurden während eines Vorbeiflugs des Satelliten am vergangenen Donnerstag mithilfe von zwei optischen TeraNet-Bodenstationen erfasst.
"Diese Demonstration ist ein entscheidender erster Schritt beim Aufbau eines Weltraumkommunikationsnetzwerks der nächsten Generation in Westaustralien. Zu den nächsten Schritten gehört die Anbindung des Netzwerks an andere optische Bodenstationen, die derzeit in Australien und auf der ganzen Welt entwickelt werden", sagte Associate Professor Schediwy.
Studenten nutzen TeraNet 3, ein mobiles optisches Kommunikationsnetzwerk. Quelle: ICRAR
TeraNet-Bodenstationen verwenden Laser statt herkömmlicher Funksignale, um Daten zwischen Satelliten im Weltraum und Benutzern auf der Erde zu übertragen. Da Laser mit viel höheren Frequenzen als Funksignale arbeiten, kann die Datenmenge, die pro Sekunde übertragen werden kann, potenziell bis zu 1.000 Gigabit betragen.
Seit dem Start des ersten künstlichen Satelliten, Sputnik 1, vor fast 70 Jahren wird drahtlose Funktechnologie für die Weltraumkommunikation eingesetzt und ist seitdem relativ unverändert geblieben. Da die Zahl der Satelliten im Weltraum zunimmt und jeder neue Satellit mehr Daten erzeugt, ist nun ein entscheidender Engpass im Weltraum entstanden, wenn es darum geht, diese Daten zur Erde zu bringen.
Laserkommunikation eignet sich gut zur Lösung dieses Problems, hat jedoch den Nachteil, dass Lasersignale durch Wolken und Regen gestört werden können. Das TeraNet-Team mildert dieses Manko, indem es ein Netzwerk aus drei Bodenstationen über ganz Westaustralien verteilt aufbaut. Das bedeutet, dass der Satellit bei bewölktem Himmel an einer Bodenstation Daten an eine andere Bodenstation herunterladen kann, an der es sonnig ist.
Darüber hinaus ist eine der beiden TeraNet-Bodenstationen, die das Lasersignal des Satelliten empfängt, auf der Rückseite eines speziell angefertigten Jeeps untergebracht. Dies bedeutet, dass sie schnell an Orten eingesetzt werden kann, an denen ultraschnelle Weltraumkommunikation benötigt wird, beispielsweise in abgelegenen Gemeinden, die durch Naturkatastrophen von herkömmlichen Kommunikationsverbindungen abgeschnitten sind.
Hochgeschwindigkeits-Laserkommunikation aus dem Weltraum wird die Datenübertragung von Erdbeobachtungssatelliten revolutionieren, die Sicherheit militärischer Kommunikationsnetze erheblich verbessern und sichere Fernoperationen in Bereichen wie dem autonomen Bergbau sowie der nationalen Katastrophenplanung und -reaktion unterstützen.
Das TeraNet-Team am ICRAR erhielt 2023 im Rahmen des Förderprogramms „Moon to Mars Demonstration Mission“ der australischen Raumfahrtbehörde Mittel von der australischen Regierung, der westaustralischen Regierung und der University of Western Australia. Das 6,3 Millionen Dollar teure Projekt unterstützt den Bau von drei optischen TeraNet-Bodenstationen in Westaustralien, wobei das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) seinen mit Laserkommunikationsausrüstung ausgestatteten Satelliten im Orbit in Form von Sachleistungen zur Verfügung stellt.
TeraNet wird zahlreiche internationale Weltraummissionen zwischen der erdnahen Umlaufbahn und dem Mond unterstützen und dabei sowohl bewährte traditionelle optische Kommunikationsstandards als auch modernere optische Technologien nutzen, darunter Kommunikation im Weltraum, ultraschnelle kohärente Kommunikation, quantensichere Kommunikation sowie optische Positionierung und Zeitmessung.
Das Netzwerk umfasst eine Bodenstation an der University of Western Australia, eine zweite Bodenstation im Mingenew Space Precinct, 300 Kilometer nördlich von Perth, und eine mobile Bodenstation, die in der neuen Anlage der Europäischen Weltraumorganisation in Norcia in Betrieb genommen wird.
