TeraNet eröffnet 1000x schnellere Weltraumkommunikation mit Laser-Technologie

TeraNet 1, die WA Optical Ground Station an der UWA. Bildnachweis: Danail Obreschkow, Internationales Raumzentrum

Das 'TeraNet' der University of Western Australia, ein Netzwerk von optischen Bodenstationen, das sich auf die Hochgeschwindigkeits-Raumkommunikation spezialisiert hat, hat erfolgreich Laser signale von einem deutschen Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn empfangen. Dieser Durchbruch ebnet den Weg für eine tausendfache Erhöhung der Kommunikationsbandbreite zwischen Weltraum und Erde.

Der Laserkommunikationstest von TeraNet mit OSIRISv1 markiert einen Schritt zur Ersetzung veralteter Funksysteme durch Hochgeschwindigkeitslaser für Raumkommunikation in Westaustralien. Mit Unterstützung von australischen Regierungen zielt das Netzwerk darauf ab, vielfältige Missionen zu unterstützen und die Datenübertragungskapazitäten in verschiedenen Sektoren zu verbessern.

Das TeraNet-Team unter der Leitung von Associate Professor Sascha Schediwy vom UWA-Knotenpunkt am International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) empfing Laser signale 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 installiert. Die Signale wurden während der Vorbeiflüge des Satelliten am letzten Donnerstag mit zwei der optischen Bodenstationen von TeraNet detektiert.

“Durch diese Demonstration wird der entscheidende erste Schritt zur Einrichtung eines Netzwerks für die nächste Generation der Raumkommunikation in Westaustralien geleistet. Die nächsten Schritte umfassen die Integration dieses Netzwerks in andere optische Bodenstationen, die derzeit in Australien und weltweit entwickelt werden,” sagte Associate Professor Schediwy.

Studierende, die mit dem mobilen optischen Kommunikationsnetzwerk TeraNet 3 arbeiten. Bildnachweis: ICRAR

Die TeraNet-Bodenstationen verwenden Laser anstelle von traditionellen drahtlosen Funksignalen, um Daten zwischen Satelliten im Weltraum und Benutzern auf der Erde zu übertragen. Laser können potenziell Daten mit 1000en Gigabit pro Sekunde übertragen, da Laser auf viel höheren Frequenzen als Radio arbeiten und somit viel mehr Daten in jeder Sekunde gepackt werden können.

Die wireless Radio-Technologie wird seit dem Start des ersten Satelliten, Sputnik 1, vor fast 70 Jahren zur Kommunikation aus dem Weltraum genutzt, und die Technologie hat sich seitdem relativ wenig verändert. Mit der wachsenden Anzahl von Satelliten im Weltraum, von denen jeder in der Lage ist, mehr Daten zu generieren, gibt es jetzt einen kritischen Engpass im Weltraum, um Daten zur Erde zurückzubringen.

Die Laserkommunikation ist perfekt geeignet, um dieses Problem zu lösen, aber der Nachteil ist, dass Laser signale durch Wolken und Regen unterbrochen werden können. Das TeraNet-Team mildert diesen Nachteil, indem es ein Netzwerk von drei Bodenstationen in ganz Westaustralien aufbaut. So kann, wenn es an einer Bodenstationsstelle bewölkt ist, der Satellit seine Daten an eine andere Stelle mit klarem Himmel herunterladen.

Zusätzlich ist eine der beiden TeraNet-Bodenstationen, die das Satellitenlaser signal empfangen haben, auf einem speziell angefertigten Jeep-Lastwagen montiert. Dadurch kann sie schnell an Orte verlegt werden, die eine extrem schnelle Raumkommunikation benötigen, wie abgelegene Gemeinden, in denen traditionelle Kommunikationsverbindungen aufgrund von Naturkatastrophen unterbrochen wurden.

Hochgeschwindigkeitslaserkommunikation aus dem Weltraum wird die Datenübertragung für Erdbeobachtungssatelliten revolutionieren, die militärischen Kommunikationsnetze erheblich verbessern und absichern und sichere Remote-Operationen für Sektoren wie autonome Bergbaubetriebe sowie nationale Katastrophenplanung und -reaktionen stärken.

Das auf dem ICRAR basierende TeraNet-Team erhielt 2023 Finanzierungen von der australischen Regierung, der Regierung von Western Australia und der UWA im Rahmen des Moon to Mars Demonstrator Mission-Förderprogramms der Australian Space Agency. Das 6,3 Millionen Dollar-Projekt unterstützt den Bau der drei TeraNet optischen Bodenstationen in Westaustralien, wobei das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in-natura Zugang zu ihren mit Laserkommunikation ausgestatteten Satelliten in der Umlaufbahn bereitstellt.

TeraNet wird mehrere internationale Raummissionen zwischen niedriger Erdumlaufbahn und dem Mond unterstützen, wobei sowohl bewährte konventionelle optische Kommunikationsstandards als auch fortschrittlichere optische Technologien wie Raumkommunikation, ultraschnelle kohärente Kommunikation, quanten-sichere Kommunikation sowie optische Positionierungs- und Zeitnahme verwendet werden.

Das Netzwerk umfasst eine Bodenstation an der UWA, eine zweite Bodenstation am Mingenew Space Precinct 300 km nördlich von Perth und eine mobile Bodenstation, die im Europäischen Raumfahrtkontrollzentrum New Norcia der Europäischen Weltraumorganisation in Betrieb genommen wird.