Satellit EIVE erkundet neuen Frequenzbereich im All - Stuttgarter Forschende sind Vorreiter in der E-Band-Forschung
Der Nanosatellit EIVE begibt sich in diesem Monat auf Erkundungstour ins
All. Ein Forschungsteam rund um die Universität Stuttgart untersucht
schnelle Datenübertragung in einem bisher kaum erschlossenen Frequenzband.
Dies ist ein Meilenstein für zukünftige High-Speed-
Datenkommunikationsnetzwerke im All.
Nach vier Jahren Entwicklung und Tests schickt ein Forschungsteam rund um
die Universität Stuttgart noch in diesem Monat den Satelliten EIVE
(Exploratory In-Orbit Verification of an E/W-Band Satellite Communication
Link) ins Weltall. Ziel ist es, eine breitbandige Datenübertragung über
größere Distanzen hinweg aufzubauen, beispielweise für eine globale, zeit-
und ortsunabhängige Versorgung mit schnellem Internet. Die Forschenden
statteten EIVE dafür mit Technologien aus, die es ermöglichen, in einen
bislang wenig erforschten Frequenzbereich vorzudringen – das sogenannte
E-Band.
EIVE ist weltweit eines der ersten Projekte, das im All eine derartige
Kommunikationsstrecke mit einer Reihe von verschiedenen Modulationsarten
und Datenraten im E-Band bei 71—76 Gigahertz (GHz) testet. Die gewonnenen
Ergebnisse bilden die Grundlage für künftige Kommunikationssatelliten.
Technologisches Raumwunder sorgt für rasante Datenübertragung
Mit einer Größe von etwa 12 x 24 x 40 Zentimetern und 8,8 Kilogramm gehört
EIVE zur Klasse der Nanosatelliten und passt bequem in einen Schuhkarton.
„Wir haben EIVE mit standardisierten CubeSat-Bauelementen entworfen“,
erklärt Prof. Sabine Klinkner vom Institut für Raumfahrtsysteme (IRS).
„Durch die Verwendung von Standards lässt sich der Satellit mit praktisch
jeder Rakete ins All transportieren.“
Obwohl er so klein ist, birgt der Satellit jede Menge komplexe Technik:
Neben dem kompakten Satellitenbus, der den Betrieb im Weltraum ermöglicht,
verfügt EIVE über einen Transmitter zur Datenübertragung im E-Band. „Das
ermöglicht eine zehn- bis hundertmal höhere Frequenz als wir sie bislang
in der Mobilkommunikation nutzen“, sagt Prof. Ingmar Kallfass vom Institut
für Robuste Leistungshalbeitersysteme (ILH). „Das entspricht einer
Datenübertragungsrate von bis zu 16 Gigabit pro Sekunde.“
Sensoren und Aktuatoren sorgen dafür, dass der Transmitter für die
Datenübertragung exakt auf die Bodenstation ausgerichtet ist. Mit an Bord
sind außerdem besonders leistungsfähige Sendetechnologien, die das
Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) entwickelt hat.
So lassen sich neben Testdaten auch Livevideodaten mit einer 4K-Kamera vom
All zur Erde übertragen.
Für den Empfang der E-Band Transmissionen auf der Erde müssen sich
Satellit und die für dieses Projekt eigens errichtete Bodenstation an der
Universität Stuttgart exakt aufeinander ausrichten. Am Boden empfangen,
speichern und analysieren die Forschenden die bis zu zwölf Terrabyte
großen anfallenden Datenmengen pro Überflug.
Vom Start bis zur Inbetriebnahme
EIVE wird von der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien mit
SpaceX/Transporter-8 ins All starten. Etwa eine Stunde nach dem Start wird
der Satellit im niedrigen Erdorbit auf etwa 520 Kilometern Höhe und in
polarer Flugbahn ausgeworfen. Während der darauffolgenden Tage wird rund
um die Uhr im Zweischichtbetrieb gearbeitet, um alle Systeme des
Satelliten zu überprüfen und in Betrieb zu nehmen. Anschließend führen die
Forscher*innen mit EIVE bis mindestens 2024 Experimente zur E-Band-
Kommunikation durch.
Über das EIVE-Projekt
An der Entwicklung des Satelliten waren neben dem IRS und ILH der
Universität Stuttgart, das Fraunhofer IAF sowie Partner aus der Industrie
– RPG Radiometer Physics, Tesat-Spacecom und Thales Alenia Space
Deutschland, AZUR SPACE sowie die Exolaunch GmbH – beteiligt. Das Projekt
wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz über das
Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gefördert.
