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Nanosatellit soll mit reflektiertem Laser senden

Der CubeSat „Disco One“.
Der CubeSat „Disco One“.(c) TU Space Team
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Ein vom „Space Team“ der TU Wien konstruierter Satellit soll ein speziell für diese Klasse geeignetes Laser-Kommunikationssystem testen. Energiehungrige Komponenten bleiben dabei auf dem Boden.

Eine der wichtigsten Aufgaben jedes Satelliten ist die Kommunikation mit dem Boden. Die Herausforderung ist dabei der Umstand, dass Platz, Gewicht und verfügbare Energie immer knapp bemessen sind – je größer und schwerer der Satellit, desto teurer der Start.

Das „Space Team“ der TU Wien – ein Verein weltraumbegeisterter Studierender und Alumni – will nun in Kooperation mit dem TU-Institut für Automatisierung und Regelungstechnik (Acin) ein neuartiges, laserbasiertes Kommunikationssystem testen. Die im Rahmen eines Events des Space Teams Anfang Juni präsentierte Idee ist, den Laser am Boden zu platzieren. Der Satellit selbst trägt Reflektoren, die den Strahl zurücksenden. Damit auch Informationen vom Satelliten übertragen werden können, muss der Laserstrahl beim Reflektor moduliert, sprich kontrolliert unterbrochen werden.

Der erste Test im All soll mit einem würfelförmigen Satelliten mit zehn Zentimetern Kantenlänge – einem sogenannten CubeSat, den die Wissenschaftler Disco One getauft haben – erfolgen. CubeSats haben den Vorteil, dass sie relativ günstig, konkret für 20.000 bis 60.000 Euro, gestartet werden können, oft als „Trittbrettfahrer“ bei größeren Missionen.

Die vergleichsweise einfach gebauten CubeSats sind das ideale Testvehikel für die passive Laserkommunikation: „Größere Satelliten haben genug Platz und Energie für Funk- oder aktive Lasersysteme“, erklärt Projektleiter Andreas Sinn, der gemeinsam mit Thomas Riel schon in seiner Dissertation am Acin an ähnlichen Themen gearbeitet hat. Bei Disco One dienen ausgeschlachtete 3-D-Heimkinobrillen als Modulatoren. Damit sind Datenraten von ein bis zwei Kilobit pro Sekunde (kb/s) möglich – Funkverbindungen starten je nach Frequenz bei fünf kb/s. Um Bandbreite geht es also noch nicht. Sinn hat aber spezielle Modulatoren im Auge, die gerade am Institut für Festkörperphysik entwickelt werden, eine Umrüstung wäre rasch möglich. Damit käme man auf über 250 kb/s und würde Funksysteme, die günstig lizenzierbare Frequenzen nutzen, bereits übertreffen. „In jedem Fall braucht unser System kaum Energie“, sagt Sinn. Funktechnik benötigt mit eineinhalb bis zwei Watt einen großen Teil der verfügbaren Energie eines CubeSats – der Modulator braucht dagegen nur einige Milliwatt. Mit an Bord ist auch ein Dosimeter, um den Einfluss der kosmischen Strahlung auf das Kommunikationssystem zu bestimmen.

Um den Satelliten mit dem Laser vom Boden aus verlässlich zu treffen und zu verfolgen, kann man beim TU Space Team auf hauseigenes Know-how zurückgreifen – und dieses dabei erweitern. Das Acin hat sich bereits beim Projekt TracSat, an dem Sinn und Riel mitwirkten, mit der Laserverfolgung von Satelliten beschäftigt. Das Nachfolgeprojekt SatComScope soll mittels adaptiver Optik Ablenkungen des Lasers durch atmosphärische Turbulenzen und Vibrationen der Apparatur ausgleichen.

Die Kosten des Baus von Disco One hat das Space Team, das von verschiedenen Organisationen und Sponsoren unterstützt wird, selbst bestritten. Für den Start hofft man auf weitere Förderungen, auch im Rahmen von ESA-Ausschreibungen. Bezüglich Termin und Träger wäre eine Mitfluggelegenheit beim im kommenden Jahr geplanten Jungfernflug von Arianne 6 laut Sinn „eine vage Hoffnung“. Jedenfalls wird ein Start von Disco One noch 2020 angepeilt – wobei Verzögerungen bei derlei Projekten praktisch die Regel sind. (at)

Web: www.spaceteam.at,

www.acin.tuwien.ac.at

("Die Presse", Print-Ausgabe, 29.06.2019)