TeraNet ontketent 1000x snellere ruimtecommunicatie met lasertechnologie

TeraNet 1, de WA Optical Ground Station bij UWA. Credit: Danail Obreschkow, International Space Centre

De 'TeraNet' van de Universiteit van West-Australië, een netwerk van optische grondstations gespecialiseerd in hoge-snelheidsruimtecommunicatie, heeft met succes laser signalen ontvangen van een Duitse satelliet in een lage baan om de Aarde. Deze doorbraak legt de weg vrij voor een stijging van 1.000 keer in communicatiebandbreedte tussen de ruimte en de Aarde.

De laser communicatietest van TeraNet met OSIRISv1 markeert een stap naar het vervangen van verouderde radiosystemen door hoge-snelheidslasers voor ruimtecommunicatie in West-Australië. Met financiering van Australische overheden streeft het netwerk ernaar diverse missies te ondersteunen en de gegevensoverdrachtcapaciteiten over meerdere sectoren te verbeteren.

Het TeraNet team, onder leiding van universitair hoofddocent Sascha Schediwy van het UWA-knooppunt bij het International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR), heeft laser signalen ontvangen van OSIRISv1, een laser communicatie payload van het Institute of Communications en Navigation van het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR). OSIRISv1 is geïnstalleerd op de Flying Laptop satelliet van de universiteit van Stuttgart. De signalen werden gedetecteerd met behulp van twee van de optische grondstations van TeraNet tijdens flybys van de satelliet afgelopen donderdag.

“Deze demonstratie is de kritieke eerste stap in het opzetten van een volgende generatie ruimtecommunicatienetwerk in heel West-Australië. De volgende stappen omvatten het aansluiten van dit netwerk op andere optische grondstations die momenteel worden ontwikkeld in Australië en over de hele wereld,” zei universitair hoofddocent Schediwy.

Studenten die werken met het mobiele optische communicatienetwerk - TeraNet 3. Credit: ICRAR

De grondstations van TeraNet gebruiken lasers in plaats van traditionele draadloze radiosignalen om gegevens over te dragen tussen satellieten in de ruimte en gebruikers op Aarde. Lasers kunnen potentiëel gegevens overdragen met snelheden van duizenden gigabits per seconde, omdat lasers werken op veel hogere frequenties dan radio, zodat er veel meer gegevens kunnen worden ingepakt in elke seconde.

De draadloze radiotechnologie wordt gebruikt om te communiceren vanuit de ruimte sinds de lancering van de eerste satelliet, Spoetnik 1, bijna 70 jaar geleden, en de technologie is sindsdien relatief onveranderd gebleven. Met het groeiende aantal satellieten in de ruimte, waarbij elke nieuwe satelliet in staat is meer gegevens te genereren, is er nu een kritieke bottleneck in de ruimte om gegevens terug naar de Aarde te krijgen.

Lasercommunicatie is perfect geschikt om dit probleem op te lossen, maar het nadeel is dat laser signalen onderbroken kunnen worden door wolken en regen. Het TeraNet team vermindert dit nadeel door een netwerk van drie grondstations te vestigen verspreid over West-Australië. Dit betekent dat als het bewolkt is op één grondstationlocatie, de satelliet zijn gegevens kan downloaden naar een andere locatie met heldere lucht.

Bovendien is een van de twee TeraNet grondstations dat het satelliet lasersignaal ontving gebouwd op de achterkant van een op maat gemaakte Jeep truck. Dit betekent dat het snel kan worden ingezet naar locaties die snelle ruimtecommunicatie nodig hebben, zoals afgelegen gemeenschappen waar traditionele communicatielinks zijn verbroken door natuurrampen.

Snelle lasercommunicatie vanuit de ruimte zal de gegevensoverdracht voor aardobservatiesatellieten revolutioneren, militaire communicatienetwerken aanzienlijk verbeteren en beveiligen, en veilige externe werkzaamheden ondersteunen voor sectoren zoals autonome mijnbouwactiviteiten, evenals nationale rampenplanning en -reacties.

Het op ICRAR gebaseerde TeraNet team ontving financiering van de Australische overheid, de West-Australische overheid en UWA in 2023 als onderdeel van het Australische Space Agency's Moon to Mars Demonstrator Mission grant programma. Het $6,3 miljoen project ondersteunt de bouw van drie TeraNet optische grondstations in West-Australië, waarbij het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR) in-kind toegang biedt tot hun lasercommunicatie-uitgeruste satellieten in een baan om de Aarde.

TeraNet zal meerdere internationale ruimtemissies ondersteunen die opereren tussen een lage baan om de Aarde en de Maan, met zowel bewezen conventionele optische communicatiestandaarden als meer geavanceerde optische technologieën, waaronder diepe-ruimtecommunicatie, ultrahoge-snelheid coherente communicatie, kwantum-veilige communicatie en optische positionering en timing.

Het netwerk bestaat uit een grondstation bij UWA, een tweede grondstation bij het Mingenew Space Precinct 300 km ten noorden van Perth, en een mobiel grondstation dat in bedrijf wordt gesteld bij de Europese Ruimtevaartorganisatie's faciliteit in New Norcia.