Europa: Fraunhofer und Firmen bauen Laser für Satellitennetzwerk
Für ein künftiges Satellitennetzwerk haben ein Fraunhofer-Institut und zwei Unternehmen ein System zur Laserkommunikation entwickelt. Wie das Fraunhofer am 2. Juli 2025 erklärte (öffnet im neuen Fenster), soll es bis zu 100 GBit/s Datenrate bieten und bis zu 80.000 Kilometer Distanz überbrücken.
Die Europäische Weltraumbehörde Esa fördert mit dem Programm Scylight den Aufbau eigener Systeme und Kompetenzen. So auch bei Tesat mit Sitz in Baden-Württemberg, das das System ScotT135 baut, ein optisches Kommunikationsterminal, das für den Einsatz im mittleren (MEO) und geostationären Erdorbit (GEO) entwickelt wurde.
Für das Laserterminal hat ein Forschungsteam aus Jena in dreijähriger Arbeit ein Weltall-robustes Sende- und Empfangsteleskop entwickelt, das in Serie gefertigt werden könne. "Unser Ziel war es, ein robustes und kostengünstiges Serienprodukt zu entwickeln", erklärte Henrik von Lukowicz, zuständiger Projektleiter sowie Leiter der Abteilung für Optisches und Mechanisches Systemdesign am Fraunhofer IOF. "Bei Systemen, die in großen Stückzahlen gefertigt werden sollen, geht es am Ende um jede Stunde Fertigungszeit."
Wärmentwicklung ist eine große Herausforderung
"Hier wirken bis zu 50 Watt. Für ein Weltraumteleskop ist das relativ viel Leistung", erläuterte von Lukowicz. "Das führt zu Wärmentwicklungen, die zu Veränderungen an den Optiken führen können. Doch natürlich darf das System in seiner Performance dadurch nicht beeinträchtigt werden. Thermalmanagement war daher ein besonders wichtiger Punkt für unser Design."
Das Design des Teleskops entwickelte das Forschungsteam am Fraunhofer IOF (Angewandte Optik und Feinmechanik) in Jena. Die Fertigung übernimmt Spaceoptix, eine Ausgründung des Fraunhofer IOF, am Standort Isseroda in Thüringen. Fünf Systeme wurden bereits bei Spaceoptix für Tesat gebaut.
Starlink von Elon Musk nutzt bereits Laserkommunikation für sein Satellitennetzwerk. Seit dem Jahr 2023 haben die meisten Satelliten(öffnet im neuen Fenster) optischen Richtfunk, was der Betreiber SpaceX Laserlink nennt.
Weniger Bodenstationen und mehr Leistung als Starlink
Von Lukowicz sagte Golem.de: "Die Kommunikation per Laser findet zwischen den Satelliten statt. Der Unterschied zu den Systemen von Starlink ist die große Distanz, welche überbrückt werden kann. Da die SCOT-Systeme im GEO-Orbit verwendet werden sollen, müssen Distanzen von bis zu 80.000 km überbrückt werden. Die LCTs von Starlink schaffen nur einzelne hundert Kilometer."
Daraus ergebe sich die Möglichkeit, ein europäisches Weltrauminternet gänzlich anders aufzubauen. Große Gelay-Satelliten im GEO haben wahlweise mit Laser oder Radiofrequenz Kontakt zu einzelnen Bodenstationen und versorgen das Satellitennetzwerk im LEO über Laser. Das Netzwerk wiederum nutze Radiofrequenzen für die Übertragung zum Endnutzer. "So werden erheblich weniger Bodenstationen benötigt und gleichzeitig wird die Leistungsfähigkeit des Netzwerks erhöht."
Eine Kommunikation per Laser zum Endnutzer sei nur in Ausnahmefällen möglich und sinnvoll, da LCTs (Laser-Communication-Terminals) sehr teuer seien und eine exakte Ausrichtung zum Endnutzer erfolgen müsse, was die Kosten zusätzlich erhöhe. Zudem müsse die Sauberkeit der Optik gewährleistet werden, und eine Kommunikation könne nur bei gutem Wetter stattfinden, sagte von Lukowicz. "Folglich wird für die Kommunikation zum Endnutzer auf Radiofrequenz, beispielsweise Ka-Band, zurückgegriffen."
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