Daten blitzschnell zwischen Satelliten übertragen

  • 10. December 2014

Ein robustes und leistungsfähiges Pumplaser-Modul aus Berlin ist die entscheidende Komponente.

Hohe Datenmengen in Echtzeit rund um die Uhr übertragen – diesem Ziel ist ein Forschungsteam unter Leitung der Europäischen Weltraumorganisation ESA nun entscheidend näher gekommen. Erstmals konnte es mittels Lasertechnologie erfolgreich Daten zwischen einem erdnahen und einem geostationären Satelliten über eine Distanz von 40.000 Kilometern senden. Niedrigfliegende Satelliten sollen damit künftig Daten zur Umwelt- und Sicherheitsüberwachung in einer Art Datenauto­bahn im All übermitteln. Auch Anwendungen zur Erdbeobachtung und Abstands­messung lassen sich damit verbessern.

Abb.: Der geostationäre Wettersatellit GOES I. (Bild: NOAA)

Abb.: Der geostationäre Wettersatellit GOES I. (Bild: NOAA)

Zu diesem Erfolg haben auch Lasermodule aus Berlin beigetragen: Die kompakten, nur etwa pralinengroßen und extrem zuverlässigen Laserdioden-Benches aus dem Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) sitzen im Herzstück der leistungsfähigen Lasertechnologie. Als Pumpquellen für hocheffiziente Festkörperlaser sorgen die Laserdioden-Benches aus dem FBH in Laserkommunikationsterminals (LCT) der Firma Tesat-Spacecom für die reibungslose Kommunikation. LCTs sind die Kernstücke bei der optischen Kommunikation mit Satelliten. Mit ihnen lassen sich steigende Datenmengen schneller und zuverlässiger mittels Licht über weite Strecken übertragen. Diese Terminals ermöglichen die sehr hohe Übertragungsgeschwin­digkeit von 1,8 Gigabit pro Sekunde – das entspricht dem Inhalt von etwa drei Standard-DVDs pro Minute – zwischen Satelliten in der erdnahen Umlaufbahn und denen im geostationären Orbit.

Die in den Tests erprobten FBH-Pumpmodule sind robust und zuverlässig, damit sie auch unter den rauen Bedingungen im All reibungslos funktionieren. Schließlich müssen sie die starken mechanischen und thermischen Belastungen beim Raketenstart und die harte Weltraumstrahlung unbeschadet überstehen. Das Modul basiert auf einem Breitstreifen-Diodenlaserbarren mit GaAsP-Quantentrögen, die in eine AlGaAs-Wellen­leiterstruktur eingebettet sind. Die Wellenlänge liegt bei 808 Nanometern, stabilisiert mithilfe eines externen Bragg-Gitters. Über Linsen und Spiegel koppelt man die Laserstrahlung so in eine optische Faser ein, dass der Festkörperlaser hocheffizient und zuverlässig gepumpt
wird.

Das FBH verfügt über langjährige und umfassende Erfahrungen mit Weltraumanwendungen. Unter anderem kooperiert es seit mehr als 15 Jahren mit Tesat-Spacecom, Europas größtem Gerätelieferanten im Bereich der Satellitenkommunikation, und arbeitet über lange Jahre in Projekten mit dem Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der ESA. Sowohl in der Optoelektronik als auch im Bereich der Mikrowellentechnik und Leistungselektronik beschäftigen sich verschiedene F&E-Vorhaben am FBH mit der Satellitenkommunikation. Seit 2008 arbeitet eine neue Gruppe Lasermetrologie an der Entwicklung von Lasermodulen für weltraumgestützte Experimente. Daher sind inzwischen eine ganze Reihe von FBH-Bauelementen gemäß der hohen internationalen Qualitätsanforderungen für Weltraumanwendungen zertifiziert.

FBH / PH

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