Quelle: ADVA Optical Networking SE (1. Juni 2022) via Business Wire (2. Juni 2022).

München 1. Juni 2022 –(BUSINESS WIRE)– ADVA (FWB: ADV) hat heute bekannt gegeben, dass das Unternehmen seinen Netzbetreiberkunden ermöglicht, GPS- oder GNSS-Backup-as-a-Service (GBaaS) anzubieten. Eine Vielzahl von Branchen ist zunehmend auf satellitengestütztes Timing angewiesen. Angesichts der zunehmenden Bedrohungen durch Jamming- und Spoofing-Angriffe müssen Betreiber jedoch Wege finden, um alldiejenigen Dienste zu schützen, die auf Positionierungs-, Navigations- und Timing-Informationen (PNT) angewiesen sind. Auch die netzinterne Synchronisation mit NTP und PTP ist zunehmend durch Cyber-Bedrohungen gefährdet. Als Reaktion darauf hat ADVA eine GBaaS-Lösung entwickelt. Damit ermöglichen Diensteanbieter ihren Kunden die Einhaltung neuer Richtlinien und Standards für redundante PNT-Architekturen. GBaaS erfüllt die neuesten PNT-Empfehlungen wie beispielsweise die US Executive Order 13905. Der Einsatz der aPNT+-Technologie von ADVA vermeidet Risiken und Kosten, die sich aus einer Abhängigkeit von GNSS ergeben.

„Die Risiken für die Beeinträchtigung von PNT-Funktionen nehmen global zu, und die meisten kritischen Infrastrukturen sind noch immer nicht ausreichend vor GNSS-Schwachstellen geschützt. Diese Situation kann jedoch grundlegend durch die Bereitstellung von GBaaS durch Diensteanbieter verbessert werden. Unsere aPNT+-Plattform verwendet mehrere Schutzmechanismen wie beispielsweise Multiband-GNSS-Empfänger und KI- und ML-basierte Management-Software. Diese Lösung macht Netze nicht nur widerstandsfähiger gegen Cyberattacken, sondern liefert auch ein hochpräzises Backup beim Ausfall von GNSS“, sagte Gil Biran, GM von Oscilloquartz, ADVA. „Jetzt können Netzbetreiber den aPNT+-Schutz von ADVA im Abonnement als Bestandteil ihrer SLAs anbieten. Damit erreichen Netze ein sehr hohes Maß an Ausfallsicherheit und Zuverlässigkeit. Für eine Vielzahl von Branchen wird dies der einfachste und flexibelste Weg sein, um PNT-Dienste robust und zuverlässig zu machen.“

Die GBaaS-Lösung von ADVA nutzt eine Kombination aus Multi-Layer-Detektion, Multi-Source-Backup und fehlertoleranter Risikominimierung, um Timing-Netze sicherer zu machen. Die Syncjack-Technologie von ADVA ist in alle Synchronisationsgeräte integriert und bietet Informationen für eine umfassende und präzise Überwachung und Analyse der Timing-Qualität. Damit kann die Netzmanagement-Suite Ensemble Sync Director unterschiedliche Timing-Signale im gesamten Netz auf intelligente Weise verwenden und priorisieren. Integrierte Multiband-GNSS-Empfänger erhöhen die Genauigkeit des Timings und schützen vor Angriffen wie Jamming und Spoofing. Falls GNSS nicht verfügbar oder beeinträchtigt sein sollte, stehen redundante autonome Cäsium-Atomuhren in Ergänzung zu anderen Synchronisationsersatzquellen bereit. Damit kann auch während längerer Nichtverfügbarkeit von GNSS ein hochpräzises Timing über das Netz bereitgestellt werden.

„GBaaS ist eine völlig neue Möglichkeit für Netzbetreiber, um kritische PNT-Leistungsmerkmale als Dienst anzubieten. Sie können ihren Kunden unterschiedliche SLAs für ein stabiles und sicheres Timing in zeitkritischen Netzen und Anwendungen gewährleisten. Die Kunden können somit Kosten für eine eigene PNT-Infrastruktur sparen und müssen diese auch nicht betreiben“, kommentierte Nino De Falcis, Senior Director Business Development bei Oscilloquartz, ADVA. „Die Flexibilität und der Schutz durch GBaaS sind wirksame Mittel zur Abwehr böswilliger Akteure, die PNT-Dienste angreifen wollen. Wenn GNSS kompromittiert wird oder aus anderen Gründen nicht verfügbar ist, wird ADVAs robustes Netz mit PTP-Geräten ein Timing sicherstellen und mit umfassendem Backup die dringend benötigte Genauigkeit liefern. Dies können Diensteanbieter ihren Kunden jetzt zusichern.“

Über ADVA
Innovation und der Ansporn, unsere Kunden erfolgreich zu machen, bilden das Fundament von ADVA. Unsere Technologie liefert die Grundlage für eine digitale Zukunft und macht Kommunikationsnetze auf der ganzen Welt leistungsfähiger. Wir entwickeln fortschrittliche Hardware- und Software-Lösungen, die richtungsweisend für die Branche sind und neue Geschäftsmöglichkeiten schaffen. Unsere offene Übertragungstechnik ermöglicht unseren Kunden, die für die heutige Gesellschaft lebenswichtigen Cloud- und Mobilfunkdienste bereitzustellen und neue, innovative Dienste zu schaffen. Gemeinsam bauen wir eine vernetzte und nachhaltige Zukunft. Weiterführende Informationen über unsere Produkte und unser Team finden Sie unter www.adva.com.

Über Oscilloquartz
Oscilloquartz ist ein Vorreiter in der Entwicklung von Lösungen zur Zeit- und Frequenzsynchronisation. Wir entwerfen, produzieren und implementieren durchgängige Synchronisationssysteme, die in traditionellen wie auch fortschrittlichen paketvermittelten Netzen für die Verteilung und Sicherung hochpräziser Taktdaten sorgen. Als Unternehmen von ADVA schaffen wir neue Möglichkeiten für die Netze von morgen. Weitere Informationen finden Sie unter www.oscilloquartz.com.

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• GPS

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Quelle: OHB SE Bremen.

Bremen, 11. Juni 2019. Die Satellitenfertigung für das europäische Navigationssystem Galileo ist bei der OHB System AG, ein Tochterunternehmen des Raumfahrt- und Technologiekonzerns OHB SE, wieder in vollem Gange. Die erste Navigationsnutzlast ist Anfang Juni planmäßig von SSTL, einem Partnerunternehmen von OHB, in Bremen geliefert worden.

Als industrieller Hauptauftragnehmer der ESA und im Auftrag der Europäischen Kommission wird die OHB System AG zwölf weitere Satelliten für das europäische Navigationssystem Galileo fertigen. SSTL hat nun die erste Navigationsnutzlast für den Batch3 Vertrag an OHB in Bremen ausgeliefert.

Mit „Patrick” geht’s los
Die Nutzlast wird in die Plattform des Satelliten Galileo FOC FM23 mit dem Namen „Patrick” integriert. Patrick ist einer der UK-Gewinner eines Kinder-Malwettbewerbs der Europäischen Kommission, der die Ehre hat, einem der Galileo-Satelliten aus der Konstellation seinen Namen zu schenken.

Nach der Integration der Nutzlast werden umfangreiche Tests folgen. „Patrick” und ein weiterer Satellit aus dieser Serie sollen im Herbst 2020 startbereit sein.

OHB & SSTL – eine bewährte Partnerschaft
Die Integration der Nutzlast ist sowohl für die gesamte Serienproduktion als auch für jeden einzelnen Satelliten von großer Bedeutung, denn die Nutzlast ist das „Herzstück“ eines Satelliten. Die erste Nutzlast von SSTL wird nun mit der von OHB produzierten Plattform vereint und so den ersten Batch-3 Satelliten bilden. „Wir freuen uns auf die Hochzeit von Batch-3-Nutzlast und Plattform und sind bereit, mit „Patrick“ in die Testphase zu starten”, sagt Lars Peters, Produktionsleiter Assembly Integration & Test bei der OHB System AG. An elf Produktionsinseln soll künftig alle fünf Wochen ein Satellit fertiggestellt werden.

„Insgesamt zwölf Navigationsnutzlasten werden von SSTL im Rahmen des Batch-3-Vertrags hergestellt, die nächste Lieferung ist für Juli geplant“, sagt Sophie Bywater, Galileo Programm-Managerin bei SSTL „SSTL ist verantwortlich für das Design und den Bau der Navigationsnutzlasten, die auf europäischen Atomuhren, Navigationssignalgeneratoren und Hochleistungs-Wanderfeldröhrenverstärkern basieren.“

Seit 2010 wurde die OHB-SSTL Kooperation mit drei Verträgen und damit mit der Lieferung von insgesamt 34 Satelliten für den europäischen Navigationsdienst betraut.

Galileos Zukunft gestalten
OHB möchte auch in Zukunft einen wesentlichen Beitrag zu Galileo leisten. Daher arbeiten OHB-Ingenieure schon längst an nachhaltigen Satelliten der neuen Generation. „Galileo hat eine Vielzahl von Anwendungen zum Nutzen der Bürgerinnen und Bürger in Europa und weltweit hervorgebracht“, sagt Dr. Kristian Pauly, Direktor Navigation bei OHB, „wir alle sind sehr daran interessiert, unser Wissen und unsere Erfahrung in die neue Generation einzubringen.“

Über Galileo
Galileo, Europas Globales Navigations-Satelliten-System (GNSS), bietet in Echtzeit Positionierungs-, Navigations- und Zeitmessungsdienste mit einzigartiger Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Die Satelliten unterstützen einen globalen Such- und Rettungsdienst (COSPAS-SARSAT). Galileo ist mit dem amerikanischen GPS-System und dem russischen GLONASS-System kompatibel.

Der Open Service (OS) ist für jeden kostenlos zugänglich. Navigationssignale werden in zwei Frequenzbändern übertragen. Der verschlüsselte kommerzielle Dienst (CS) ist verfügbar und bietet eine verbesserte Genauigkeit. Der Public Regulated Service (PRS) bietet eine Genauigkeit, die mit dem Open Service vergleichbar ist und soll hauptsächlich Störungen verhindern. Der Dienst richtet sich z.B. an Sicherheitsbehörden (Polizei, Militär, etc.) und sicherheitskritische Verkehrstechnik.

Das vollständige Galileo-System wird aus 24 operativen Satelliten sowie Ersatzsatelliten im Orbit bestehen. Diese werden in einer Höhe von 23.222 Kilometern in drei kreisförmigen, mittleren Erdumlaufbahnen mit einer Neigung von 56 Grad zum Äquator positioniert.

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: ISRO, Raumcon, RN.

Der Start von IRNSS 1A fand am 1. Juli 2013, gegen 20.11 Uhr MESZ statt, am Startplatz in Sriharikota gilt indische Standardzeit, wonach es 23.41 Uhr war. Nach dem planmäßig verlaufenen Abheben der Trägerrakete vom Typ PSLV (Polar Satellite Launch Vehicle) wurde der Satellit auf einer hochelliptischen Übergangsbahn zwischen 278 und 20.548 km Höhe bei einer Bahnneigung von 17,9 Grad ausgesetzt. Anschließend entfalteten sich die Solarzellenpaneele.

Mit eigenem Antrieb soll IRNSS 1A im Verlaufe von 5 Antriebsphasen auf die geosynchrone Zielbahn gelangen und nach mehrmonatigem Testbetrieb mit weiteren Satelliten in den regulären Betrieb gehen. Insgesamt plant Indien 3 Satelliten auf der geostationären Bahn, bei 32,5, 83,0 und 131,5 Grad Ost sowie 4 Satelliten auf inklinierten geosynchronen Bahnen. Auf einer solchen Bahn, die ebenfalls eine Umlaufzeit wie die Rotationsdauer der Erde besitzt, scheint ein Satellit nicht über dem Äquator festzustehen, sondern in Nord-Süd-Richtung um die Äquatorposition zu pendeln. Er wechselt dabei zwischen 29 Grad Nord und 29 Grad Süd. Erst dadurch wird eine verlässliche Dreipunktpeilung möglich, wobei die drei Satelliten eben nicht auf einer Gerade liegen dürfen.

Eine ähnliche Konstellation hat auch China in den letzten Jahren aufgebaut und war auch in Japan in Planung. Indien will diese nun für seinen Hoheitsbereich bis 2015 oder 2016 verwirklichen. Die in Indien gebauten Satelliten sind dreiachsenstabilisiert und basieren auf dem Satellitenbus I-1K. Die Leermasse liegt bei etwa 615 kg, die Masse mit Betriebsmitteln bei etwa 1.425 kg. Die Navigationsnutzlast besteht aus drei Rubidium-Atomuhren sowie Sendern und Antennen. Als Funktionsdauer plant man pro Satellit etwa 10 Jahre ein.

Die Navigationssignale im L5- und S-Band sollen für die Allgemeinheit eine Genauigkeit um 10 Metern bieten, für staatliche Institutionen, speziell das Militär werden weitere und genauere Dienste bereit gestellt.

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• PSLV-C22 mit Navigationssatellit IRNSS 1A

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Skyrocket, Raumcon.

Als Träger fand eine Delta IV Verwendung, Rakete und Nutzlast hoben gegen 14.10 Uhr MESZ vom Startkomplex 37B in Cape Canaveral ab. Nach drei Brennphasen der Oberstufe wurde der Satellit GPS-2F 3 im Zielorbit ausgesetzt. Er umläuft die Erde nun in etwa 20.200 Kilometern Höhe bei einer Bahnneigung von etwa 55 Grad.

Das dreiachsenstabilisierte Raumfahrzeug mit einer Masse von 1,63 t verfügt über zwei ausfahrbare Solarzellenpaneele und soll etwa 15 Jahre präzise Navigationssignale aussenden. Insgesamt sind 12 Satelliten dieser Variante geplant, der erste wurde 2010 ins All transportiert.

Die Satelliten der 2F-Serie werden von Boeing gefertigt, verfügen über 2 Cäsium- und eine Rubidium-Atomuhr für hochgenaue Zeitmessungen und strahlen insgesamt 5 Signale aus, davon 3 zivil nutzbare und 2 militärische. Das zivile Signal hat eine Genauigkeit von etwa 8 Metern, die Präzision des militärischen liegt bei etwa 6 Metern. In Krisengebieten kann das zivile Signal künstlich verschlechtert werden.

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• Delta IV mit GPS 2F-3

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Roskosmos, RN.

Zuletzt wurde die Atomuhr erfolgreich ins Betriebsnetz übernommen. Wichtig sind auch spezielle Kommunikationssysteme, die aber nicht nur Daten übertragen sondern mittels Dopplermessungen auch sehr genaue Angaben über Position und Geschwindigkeit des Satelliten ermöglichen. In der russischen Bodenstation bei Puschtschino wurden die Signale in den Frequenzbereichen um 8 bzw. 15 GHz erfolgreich empfangen.
Für die nächste Zeit sind nun Zielkorrekturmessungen und Tests des 15-GHz-Datenkanals, die Bestimmung der Leistungsfähigkeit der wissenschaftlichen Empfänger und schließlich erste Beobachtungen am etwa 11.000 Lichtjahre entfernten Emissionsnebel und Supernova-Überrest Cassiopeia A an der Reihe.

RadioAstron gelangte am 18. Juli 2011 an der Spitze einer Zenit 3SLBF in eine hochelliptische Umlaufbahn und soll nach seiner Inbetriebnahme etwa 5 Jahre lang kosmische Objekte in verschiedenen Bereichen des Radiofrequenzspektrums untersuchen. Dazu gehören Galaxien und Quasare, Neutronensterne, Pulsare und Schwarze Löcher sowie interstellare Plasmen. Ziele sind u.a. die Erfassung der Struktur des Raumes im Umfeld von Schwarzen Löchern, genauere Entfernungs- und Geschwindigkeitsbestimmungen bei Pulsaren sowie das Ergründen der Entwicklungsgeschichte kollabierender Strukturen. Insgesamt möchte man fundamentale kosmologische Erkenntnisse bestätigen und erweitern.

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: SpaceFlightNow, SpaceRef.

Dabei handelt es sich um die Demonstration der Funktion eines großen Sonnensegels als Langzeitantrieb, den Test einer sehr genauen Atomuhr zur Verbesserung der Navigation in großer Entfernung von der Erde und die Erprobung eines schnellen Laser-Kommunikationssystems.

Sonnensegel sind hauchdünne und sehr leichte Folien, die erst im All entfaltet werden und das Licht der Sonne einseitig reflektieren. Dabei wirkt, wie bei einem Schiffssegel auf der Erde, ein gewisser Druck, der allerdings durch das Licht der Sonne verursacht wird und der ungleich kleiner ist, als der Druck, der durch den Wind auf der Erde entsteht. Die Kraft, die dadurch auf ein Raumfahrzeug wirkt, liegt selbst kein großen Segeln unter 1 N (Newton). Bisherige Versuche scheiterten oft daran, dass sich das Segel nicht korrekt entfaltete. Einen kompletten Erfolg konnte aber die japanische Raumfahrt vermelden, als sich im letzten Jahr das Segel der Raumsonde IKAROS planmäßig entfaltete.

Bei der Navigation im tiefen Weltraum können keine Daten von Navigationssystemen auf der Erde verwendet werden. Positions- und Zeitangaben von Raumsonden sind daher immer mit einem gewissen Fehler behaftet. Mittels einer neuen Atomuhr mit hoher Ganggenauigkeit, die auch unter Weltraumbedingungen über lange Zeit sehr gut funktioniert, könnte man diese Situation ändern. Damit ließen sich Anflüge kosmischer Ziele in unserem Sonnensystem präziser und treibstoffsparender durchführen.

Bisher wird zur Kommunikation zwischen Erde und Raumfahrzeug oder zwischen zwei Raumfahrzeugen fast immer Funk verwendet. Dieser kann durch Wirkungen der Sonne gestört werden, was Auswirkungen auf die Datenrate hat. Mit Hilfe von Laserstrahlen ließe sich die Datenübertragungsgeschwindigkeit deutlich steigern. In Deutschland wird diese Kommunikation als Schlüsseltechnologie angesehen, weshalb auf diesem Gebiet auch seit Jahren geforscht und getestet wird. Auch an der Außenseite der Internationalen Raumstation wurde vor wenigen Tagen eine bewegliche Einheit montiert, mit der Kommunikation mit Bodenstationen über Laser ermöglicht wird.

Die drei geplanten Missionen sollen im Zeitraum 2015/16 durchgeführt werden. Sie sollen als kleine Zusatznutzlasten bei bereits geplanten Missionen mitfliegen. Als Kostenrahmen sind für die Sonnensegeldemonstration 20 Millionen US-Dollar vorgesehen, für den Atomuhrentest 60 Millionen und für das Laser-Kommunikationssystem 170 Millionen US-Dollar. Abhängig sind die drei Zukunftsprojekte allerdings von einer ausreichenden Budgetierung der NASA in den nächsten Jahren.

Raumcon:

• NASA-Thread ab heute
• Russisches Laserkommunikationsterminal auf ISS

Verwandte Seite:

• Laser Communication Terminal (Seite in der deutschen Wikipedia)

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Ein Beitrag von Simon Plasger. Quelle: ESA.

Um verschiedene Instrumente für das europäische Navigationssystem Galileo zu testen, wurde vor fünf Jahren ein Versuchssatellit mit dem Namen GIOVE-A (Galileo In-Orbit Validation Element, Objekt für die orbitale Überprüfung von Galileo) gestartet. An Bord befinden sich verschiedene Geräte, die auch in späteren, operationellen Galileo-Satelliten verwendet werden sollen.

Unter anderem wurde eine Rubidium-Atomuhr getestet, mit der später eine genaue Zeitmessung erfolgen soll. Das ist wichtig, weil nur so genaue Signallaufzeiten bestimmt werden können. Weitere getestete Instrumente waren unter anderem ein Navigationsempfänger und ein Strahlungsmonitor. In nächster Zeit soll nun zusammen mit dem zweiten Testsatelliten GIOVE-B die Langzeittauglichkeit überprüft werden, denn auch dies ist ein wichtiger Punkt für zukünftige Galileo-Satelliten.

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Boeing, GPS World, USAF.

Über eine Milliarde Nutzer rund um die Erde können die Navigationsdaten der jetzt 31 aktiven Satelliten des Satellitennavigationssystems GPS nutzen. GPS 2F-1 nahm als Navigationssatellit Nummer 62 (SVN62) die Position 2 in der Ebene B als Nachfolger von GPS 2A-27 ein. GPS 2F-1 soll Navigationssignale mit mehr der doppelten Genauigkeit gegenüber denen der Vorgängergeneration GPS 2R bieten.

Etwas enttäuschend arbeitet eine Rubidiumatomuhr an Bord des am 27. Mai 2010 in den Weltraum gebrachten GPS 2F-1, wurde Mitte August 2010 bekannt. Mit Bezug auf einen Bericht des United States Naval Research Laboratory meldete GPS World am 19. August 2010, dass diese Atomuhr nicht den an sie gestellten Erwartungen gerecht wird. Atomuhren an Bord von Navigationssatelliten liefern die Grundlage für die generierten Navigationssignale. Genauigkeit und Stabilität der Zeitsignale beeinflussen direkt die mit den ausgestrahlten Navigationsdaten erzielbare Genauigkeit bei der Navigation. Auf Zeiträume von weniger als 1.000 Sekunden bezogen arbeitet die an Bord von GPS 2F-1 aktivierte Rubidiumatomuhr genauer als jede andere in einem GPS-Satelliten eingebaute Uhr. Betrachtet man längere Zeiträume, ist sie allerdings nicht genauer als der Durchschnitt der Rubidiumatomuhren auf den 2R-Satelliten.

Eine Analyse von L1- und L2-Signalen des Satelliten ergab ein periodisches Fluktuieren der Zeitsignale. Bestimmten Veränderungen wiederholen sich mit Perioden von sechs und zwölf Stunden. Worauf die Schwankungen zurückzuführen sind, ist zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht vollständig geklärt. Vermutet wird ein Zusammenhang mit der Dynamik im Thermalhaushalt des Satelliten.

Die Satelliten des neuen Typs 2F sind im Unterschied zu früheren Baureihen serienmäßig zusätzlich mit einer Navigationsnutzlast ausgestattet, die auch L5-Signale ausstrahlen kann. Nach Angaben der US-Luftwaffe haben Tests mit dem im All kreisenden GPS 2F-1 ergeben, dass die Qualität der ausgestrahlten L5-Signale allen Anforderungen genügt, teilte Boeing, der Hersteller des Satelliten, mit. Entsprechend eines vorgeplanten Ablaufs wird das L5-Signal laut Boeing zunächst fortgesetzt im Testbetrieb gesendet. Die Qualität des Signals soll noch weiter untersucht werden. Es wird möglicherweise ebenfalls von wechselnden Temperaturen im Satelliten beeinflusst, hatte GPS World am 20. Juli 2010 berichtet.

In den kommenden 12 bis 15 Jahren hätten die Satelliten vom Typ 2F das Rückgrat des US-amerikanischen Satellitennavigationssystems stellen können, wären wie ursprünglich vorgesehen 33 solche Satelliten gebaut worden. Der Start des nächsten Satelliten des neuen Typs, GPS 2F-2, war zwischenzeitlich einmal für November 2010 geplant. Die Atlas-V-Rakete mit der Seriennummer 023 wird ihn wahrscheinlich aber frühestens Anfang 2011 von Cape Canaveral in Florida aus in den Weltraum transportieren. Folgen werden nach aktuellem Planungsstand anschließend noch 10 weitere Typ-2F-Raumfahrzeuge.

GPS 2F-1 alias USA 213 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 36.585 und als Objekt 2010-022A.

Raumcon:

• GPS IIF-1 auf Delta IV Medium+ (4,2)

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: ESA. Vertont von Peter Rittinger.

Zum Atomic Clock Ensemble in Space (ACES) gehören die in Frankreich zu entwickelnde Cäsium-Atomuhr PHARAO (Projet d’Horloge Atomique par Refroidissement d’Atomes en Orbite) und das ehemals Schweizer Projekt Space Hydrogen Maser (SHM), das von der ESA übernommen wird. Die Europäische Weltraumagentur übernimmt auch die Entwicklung der Tragstruktur sowie aller weiteren Einrichtungen an der ISS und am Boden.

Montiert wird ACES an der Außenseite des Labormoduls Columbus. Dort gibt es bereits mehrere Montagepunkte für externe Experimente. 2013 sollen beide Atomuhren fertig sein und von einem japanischen HTV oder einer US-amerikanischen Dragon-Kapsel ins All transportiert werden. Wie üblich fließen zur Bezahlung keine Gelder, sondern werden Leistungen gegeneinander aufgerechnet. In diesem Falle sind dies Entwicklung und Bau einer Kuppel, die gemeinsam mit dem Knotenmodul Tranquility Anfang nächsten Jahres zur Station gelangen sollen. Dafür erhält die ESA Transportkapazität für vier weitere Außenlasten.

Ein Ziel des Experimentes ist die genaue Zeitmessung zur Überprüfung von Aussagen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Dieser entsprechend vergeht die Zeit unter verschiedenen Gravitationsbedingungen unterschiedlich. Uhren, die einer stärkeren Gravitation unterliegen, gehen langsamer. Die Unterschiede sind bei dem vergleichsweise schwachen Gravitationsfeld der Erde allerdings sehr gering. Deshalb benötigt man sehr genaue Uhren. Auf der Erde gibt es derartige Chronometer an verschiedenen Institutionen weltweit. Im All wird ACES allerdings die genaueste Uhr sein. Erreicht werden soll eine Gangabweichung von maximal 10^-16. Das bedeutet, dass die Uhr in einem Jahr maximal um 3,2 Nanosekunden (0,0000000032 s) abweicht.
ACES soll aber auch bei der weltweiten Zeitsynchronisation sowie in der Geodäsie und Fernerkundung helfen. Hier wird beispielsweise mit Licht oder Radar gemessen. Beide Strahlungen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Strecken werden durch die Messung der Zeit, die ein Signal für eine bestimmte Wegstrecke benötigt, ermittelt. Eine Abweichung von einer Millionstelsekunde bei der Zeitmessung bedeutet eine Abweichung von 300 Metern in der Strecke! Auch Navigationssatelliten sind daher mit Atomuhren ausgestattet. Zur Synchronisation dieser Uhren, die auch der Zeitdilatation der speziellen Relativitätstheorie unterliegen, ist eine überaus genaue „Weltzeit“ erforderlich. In diesem Ensemble soll ACES ab 2013 eine wichtige Rolle spielen.

Raumcon:

• Diskussion zu ISS-Forschungseinrichtungen
• ACES-Thread (seit 2006)

Der Beitrag Uhrenensemble für die ISS erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: SSTL, ESA.

Der von der britischen Unternehmung Surrey Satellite Technology Ltd. (SSTL) für die Europäische Raumfahrtorganisation ESA auf Basis des SSTL-900-Busses im Rahmen eines Vertrages im Wert von 28 Millionen Euro gebaute Satellit war am 28. Dezember 2005 in den Weltraum gelangt. Eine Sojus-Rakete mit Fregat-Oberstufe brachte GIOVE-A (GIOVE engl. für Galileo In-Orbit Validation Element, Galileo-Testelement für Überprüfungen in einer Umlaufbahn) von der Startrampe Nummer 6 des kasachischen Startgeländes Baikonur aus in eine Bahn um die Erde in rund 23.200 Kilometern Höhe.

Aufgabe des Satelliten mit einer Startmasse von 600 Kilogramm ist es, im Rahmen der Entwicklung der Komponenten, Geräte und Anlagen des europäischen Satellitennavigationssystems Galileo Testsignale zur Verfügung zu stellen, Hardware der Navigationsnutzlast im Betrieb zu testen und die Strahlungssituation auf seiner Umlaufbahn für künftige Galileo-Satelliten zu erkunden. Außerdem sollte GIOVE-A durch die Benutzung bestimmter Frequenzen diese für die künftige Verwendung durch Galileo-Satelliten im Rahmen der Regelungen der International Telecommunications Union (ITU) sichern.

Um seinen Aufgaben gerecht werden zu können, wurde der dreiachsstabilisierte Satellit mit den Abmaßen 1,3 m x 1,8 m x 1,65 m mit einer Navigationsnutzlast ausgestattet, die auf zwei Kanälen mit Hardware von Alcatel und SSTL verschiedene experimentelle Galileo-Signale erzeugen kann und zwei redundante Rubidium-Atomuhren von Temex Neuchâtel Time aus der Schweiz verwendet. Zwei mal zwei je 174 Zentimeter lange und 98 Zentimeter breite Solarpanele können 700 Watt elektrische Leistung zum Betrieb der Systeme des Satelliten bereitstellen. Die Speicherung von Energie erfolgt bei GIOVE-A als erstem Raumfahrzeug von SSTL mit dieser Technik in Lithium-Ionen-Akkumulatoren des Herstellers ABSL.

Die Auslegungsbetriebsdauer von zwei Jahren hat GIOVE-A schon weit übertroffen. Der Satellit ist jetzt bereits 41 Monate auf seiner Umlaufbahn in Betrieb. Nach dem Beginn der Nutzlasterprobung am 10. Januar 2006 sendete GIOVE-A seit dem 12. Januar 2006 Signale, die es erlaubten, die Entfernung zwischen Satellit und Empfänger zu bestimmen. Die ersten erfolgreichen Übertragungen von Navigationsdaten via GIOVE-A, die eine Positionsbestimmung für den Empfänger erlaubten, erfolgten im Mai 2007.

Am 28. April 2009 wurde nach der Feststellung einer Anomalie die Navigationsnutzlast abgeschaltet. Die volle Betriebsbereitschaft war am 27. Mai 2009 um 17:32 MESZ wieder hergestellt, der Vorfall soll keine Auswirkungen auf die Fähigkeit von GIOVE-A, seine Mission fortzusetzen, haben. Eine Missionsverlängerung bis Ende März 2010 hat die Europäische Raumfahrtorganisation ESA kürzlich bestätigt.

GIOVE-A alias GSTB-V2/A ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 28922 bzw. als Objekt 2005-051A.

Raumcon:

• Galileo SNS II
• GALILEO SNS

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Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: ESA.

Nach 3 Stunden 45 Minuten setzte die Fregat-Oberstufe den Satelliten nach mehreren Zündungen auf seinem 23.200 km weiten und um 56° inklinierten Orbit aus. Um 5:28 Uhr MESZ nach dem Entfalten der Solarzellen war der Satellit betriebsbereit.
GIOVE-B (Galileo In-Orbit Validation Element) ist der zweite Technologieträger für das europäische Satellitennavigationssystem Galileo. Der Satellit wiegt 500 kg und wurde von EADS Astrium GmbH zusammen mit Thales Alenia Space gebaut. An Bord befinden sich drei hochstabile Atomuhren. Zwei der Uhren nutzen Rubidiumatome und haben eine Tagesgenauigkeit von 10 Nanosekunden. Die dritte Uhr, ein Passiver Wasserstoff-Maser (Passive Hydrogen Maser, PHM), hat eine Tagesgenauigkeit von einer Nanosekunde. Damit ist sie die bisher stabilste Uhr an Bord eines Raumflugkörpers. Im Betrieb der geplanten Galileokonstellation sollen je zwei Uhren der beiden Typen an Bord sein, mit den PHMs als primären Zeitgebern und den Rubidiumuhren als Backupsystem.

Als weiteres System trägt GIOVE-B ein Instrument zur Messung der Strahlungsumgebung auf den geplanten Galileo-Orbits. Außerdem ist ein Laserreflektor an Bord, um sehr genaue Entfernungsmessungen von der Erde aus vornehmen zu können.

Neben der Technologiedemonstration übernimmt GIOVE-B die Aufgabe von GIOVE-A zur Sicherung der Funkfrequenzen der Galileokonstellation. Er wird seine Signale auf drei Frequenzen im L-Band abstrahlen. GIOVE-A war im Dezember 2005 gestartet worden und nähert sich dem Ende seiner Betriebszeit.

2010 sollen die ersten vier operationellen Galileosatelliten gestartet werden, um die Arbeit des Orbit- und Bodensegments zu verifizieren. Im Anschluss soll die Konstellation auf 30 Satelliten für den Betrieb anwachsen.

Der Beitrag GIOVE-B gestartet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA.

Gegen Ende dieses Jahrzehnts sollen insgesamt 30 europäische Navigationssatelliten die Erde auf drei verschiedenen Kreisbahnen in 23.222 Kilometern Höhe umkreisen und durch Aussendung hochpräziser Zeit- und Positionsinformationen eine globale Ortsbestimmung erlauben. Die Abweichung bei der Positionsbestimmung soll dabei im besten Fall gerade einmal 45 Zentimeter betragen. Der gestern als Nutzlast einer russischen Sojus-Trägerrakete gestartete Satellit Giove-A wurde in einer kreisförmigen Umlaufbahn in 23.258 Kilometern Höhe mit einer Bahnneigung (Inklination) von 56 Grad gegenüber dem Äquator platziert. Der rund 600 Kilogramm schwere Satellit wird vom Kontrollzentrum der britischen Herstellerfirma Surrey Satellite Technology Ltd. in Guildford aus gesteuert.

Giove-A (= „Galileo In-Orbit Validation Element“) hat als Testsatellit des zukünftigen Galileo-Navigationssystems mehrere Aufgaben. Zum einen soll er von der International Telecommunications Union (ITU) dem Galileo-System zugewiesene Frequenzen sichern, indem er sie erstmalig für das europäische Navigationssystem nutzt. Daneben ist der Satellit mit Instrumenten ausgestattet, die die in diesem so genannten „MEO“ (= „Medium Earth Orbit“) auftretende Strahlenbelastung messen soll.
Doch natürlich geht es auch um erste technische Messungen und Überprüfungen, wie es die Satellitenbezeichnung ja bereits nahe legt. Ab Mitte Januar wird Giove-A zwei Testsignale mit Hilfe seiner so genannten „Phased-Array“-Antenne aussenden, wovon eines der beiden Signale im Aufbau bereits dem später vorgesehenen Navigationssignal sehr ähnlich sein wird. Giove-A ist weiterhin mit zwei redundanten Rubidium-Atomuhren ausgestattet, die eine Gangungenauigkeit von nur zehn Nanosekunden pro Tag erreichen und deren Funktionalität im Orbit ebenfalls bei dieser Mission getestet werden soll.

In einigen Monaten ist der Start eines zweiten Testsatelliten namens Giove-B vorgesehen, der momentan getestet wird. Mit Hilfe dieses Satelliten ist die Überprüfung der für die Galileo-Satelliten vorgesehenen „Passiven Hydrogen-Maser“ vorgesehen, die eine Ganggenauigkeit von weniger als einer Nanosekunde pro Tag erreichen sollen und damit die genauesten Atomuhren im Erdorbit darstellen werden.
In einem letzten Schritt der Testphase sollen danach die ersten vier regulären Galileo-Satelliten in ihre jeweiligen Umlaufbahnen gebracht werden, so dass dann auch das Bodensegment des Navigationssystems eingehend überprüft werden kann. Wenn auch diese Validierungen erfolgreich absolviert sein werden beginnt zügig der Aufbau des insgesamt dreißig Satelliten umfassenden globalen Navigationssystems.

Der Beitrag Erster Galileo-Satellit gestartet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Florian Stremmel.

Die breite Öffentlichkeit könnte jedoch, nach dem Willen der ESA, bald eine ganz andere technische Hochleistung mit dem berühmten italienischen Astronomen Galileo Galilei (1564-1642) verbinden: das gleichnamige, sich im Aufbau befindliche, europäische Satelliten-Navigationssystem.

Die Idee der klassischen Satelliten-Navigation ist schnell erklärt: mit Hilfe von Daten aus dem Orbit ist der Einzelne in der Lage, seinen genauen Standort zu ermitteln und danach zu navigieren. Dies ermöglichen bereits seit längerem das US-amerikanische Global Positioning System (GPS) und das russische Glonass. Doch diese beiden Systeme sind aus der Zeit des Kalten Krieges, und so will sich Europa nun auf dem Gebiet der Satelliten-Navigation emanzipieren.

Galileo soll die vorhandene Technologielücke nicht nur schließen, sondern die Europäische Kommission und die ESA haben kein geringeres Ziel vor Augen, als Galileo zum weltweiten Standard für Satelliten-Navigation zu machen. Dazu haben sie die Galileo Joint Undertaking in Form einer Public-Private-Partnership, gegründet. Dies ermöglicht die Finanzierung der veranschlagten 3,4 Mrd. Euro mit sowohl öffentlichen als auch privaten Mitteln. Als erstes, für den zivilen Gebrauch entwickeltes Satelliten-Navigationssystem soll Galileo fortschrittlicher, effizienter und zuverlässiger arbeiten als GPS. Die Palette der möglichen Anwendungen reicht vom klassischen Anwendungsbereich Transport (Luft, Schiene und Straße), über Verhinderung von Verkehrsunfällen, und Flottenmanagement von Taxi- und Speditionsunternehmen, sowie Zollsysteme, bis hin zur Vermessung bei öffentlichen Bauvorhaben, ja sogar Blindenführung und Verfolgung von Alzheimerpatienten mit Gedächtnisverlust soll die neue Technik gewährleisten.

Die Ziele sind also hoch gesteckt. Mit welcher Technik sollen sie realisiert werden? Wenn das Galileo-System im Jahre 2010 vollständig installiert sein wird, verfügt es über 30 Satelliten, die gleichmäßig in drei verschiedene, jeweils um 56° zum Erdäquator geneigte Orbits aufgeteilt sind. In einer Höhe von ca. 23.222 km operierend, benötigen sie 14 Stunden für eine Erdumrundung. Dies ermöglicht die Abdeckung der kompletten Erdoberfläche mit neun Satelliten pro Umlaufbahn, jede Bahn hat also einen ruhenden Ersatzsatelliten, der bei Versagen eines Satelliten sofort dessen Aufgaben wahrnehmen kann. Zusätzlich soll das System kompatibel zu seinem etablierten Pendant sein, was bedeutet, dass bei Bedarf GPS-Daten hinzugezogen werden können. Dies wurde zusammen mit den USA beschlossen.

Das Prinzip der Positionsbestimmung funktioniert wie folgt: ein handlicher Empfänger erhält Daten von drei Satelliten, die ihre jeweiligen Positionen mitteilen und zusätzlich ein Zeitsignal übermitteln. Die Dauer der Datenübertragung gibt nun Aufschluss über die genaue Entfernung vom eigenen Standort zum Satelliten. Kennt man die Entfernungen von drei künstlichen Erdtrabanten, so hat man ein sehr eingegrenztes Gebiet bestimmt, die eigene Position befindet sich darin. Da bei diesem System die genaue Zeit eine übergeordnete Rolle spielt, verfügen alle Satelliten über eine Atomuhr an Bord, die alle zwei Stunden über Bodenstationen auf ihre Genauigkeit hin überprüft und gegebenenfalls justiert wird. Um auf eine Atomuhr im Empfänger zu verzichten, übernimmt ein vierter Satellit den Zeitabgleich.

Ausgestattet sind die Galileo-Satelliten mit drei Nutzlast-Komponenten: der Zeitmessungs-Einheit (Timing Section), der Signalerzeugungs-Einheit (Signal Generation Section) und der Übermittlungs-Einheit (Transmit Section). Das Herz der Timing Section ist eine Atomuhr, die eine präzise Zeitreferenz ermöglicht. Deren Abweichung soll im Bereich von 1 bis 10 Nanosekunden (1 Nanosekunde sind 0,000000001 sec) pro Tag liegen, je nach Modell (Passive Hydrogen Maser oder Rubidium Atomic Frequency Standard). Das zu erzeugende Navigationssignal enthält Entfernungscodes und relevante Informationen über den Satellitenorbit und die Uhrreferenzen. Nach einer Umwandlung werden die Daten über Trägerwellen, die auf bis zu 50W verstärkt werden, von der Übertragungsantenne ausgestrahlt.

Ein weltweites Netzwerk von Bodenstationen stellt Kontakt zu den Satelliten her. In zwei Galileo Kontrollzentren in Europa werden die Daten weiter verarbeitet, um die exakten Erdumlaufbahnen zu ermitteln und Zeitsynchronisations-Fehler zwischen der „Bodenzeit“ und der Zeitmessung der künstlichen Erdtrabanten zu beseitigen. Hochentwickelte Software wird die Abgleichung von Orbit- und Uhrdaten und damit den hohen Grad an Genauigkeit der Positionsbestimmung ermöglichen.

Im wesentlichen gibt es zwei Angebote von Galileo. Zum einen die kostenlose Nutzung, ähnlich zu GPS, aber qualitativ besser und zuverlässiger, zum anderen gebührenpflichtige Dienstangebote für Unternehmen und kommerzielle Zwecke, die ein weitergehendes Maß an Leistung bieten und damit einen wertsteigernden Beitrag leisten. Diese setzen eine hohe Zuverlässigkeit voraus, und so soll, im Falle einer Fehlfunktion der Signalübermittlung, der Nutzer in sechs bis zehn Sekunden über mögliche Ungenauigkeiten informiert werden.

Fünf Kategorien an verschiedenen Diensten sollen zur Verfügung stehen: der Open Service als kostenlose Basisdienstleistung, der Safety of Life Service für Transportanwendungen, bei denen ohne die Genauigkeit der Positionsbestimmung Menschenleben gefährdet werden könnten (wie z.B. bei der Flugzeug-Navigation), der Commercial Service (gebührenpflichtig, ermöglicht verschlüsselte Übermittlung weiterer Signale, z.B. für globale Datenübertragungen), der Public Regulated Service als zugangsgesicherte und verschlüsselte Signalübermittlung für Polizei, Küstenwache und Zoll, sowie der Search and Rescue Service, der den Beinahe-Echtzeitempfang von Notmeldungen gewährleisten und die präzise Lokalisierung von Alarmen ermöglichen soll.

Kürzlich wurden die ersten beiden Galileo-Experimentalsatelliten, GSTB-V2/A bzw. -/B, auf GIOVE A und GIOVE B getauft (Galileo In-Orbit Validation Element). Sie sollen die Anforderungen der International Telecommunications Union (ITU) bezüglich der Benutzung von für Galileo reservierten Frequenzen erfüllen. Des weiteren sollen kritische Satellitentechnologien überprüft und wichtiges Feedback für die späteren Operationssatelliten gewonnen werden. Der Start ist noch für Dezember 2005 vorgesehen.

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Autor: Karl Urban, bearbeitet von Star-Light, Quelle: NASA.

Die Atome eines Elements werden meist in einer gläsernen Vakuum-Kammer gehalten, deren Wände so beschichtet sind, dass die Atome nicht mit ihr kollidieren können und dadurch weder Zusammensetzung noch Zustand ändern. Unweigerlich führen solche Kollisionen dazu, dass die Atomuhr zu langsam oder zu schnell läuft.

Nun hat ein Team von Physikern und Ingenieuren am NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Kalifornien einen verbesserten Weg entwickelt, um diese Probleme der Genauigkeit der Atomuhr zu beseitigen. Mehr als ein Jahrzehnt lang arbeiteten die Wissenschaftler an einem Frequenz-Standard, der sogenannten Ionen-Falle. Das Team im JPL Frequency Standards Laboratory entwickelte und installierte eine neue trapped ion-Atomuhr, die die störenden Wände eliminiert. Diese neue Entwicklung des JPL vergrößert die Zuverlässigkeit der Atomuhren um den Faktor 20. Das Resultat ist eine Uhr, die in 10 Milliarden Jahren – etwa dem Alter unseres Universums – gerade einmal eine Minute verliert.

Das Instrument, das mit Quecksilber-Ionen arbeitet, wird von einer großen Anzahl von Atomuhren genutzt werden. Darunter ist auch das US-Marine-Observatorium, dass die Zuverlässigkeit des weltweiten Satelliten-Navigationssystem GPS sicherstellt. Während der Testphase wird die Ionenuhr ebenso als Referenzzeit für die Kontinentalzeit dienen.

Mehr zur neuen Atomuhr können Sie hier nachlesen (in englischer Sprache).

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