Quelle: Ferdinand-Braun-Institut gGmbH 2. Juni 2022.

2. Juni 2022 – Vom 22. bis 24. Juni 2022 präsentiert das Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung (ILA) in Berlin weltraumtaugliche Diodenlaser-Module mit schmaler Linienbreite, optische Frequenzreferenzen sowie weitere III/V-Komponenten für Satelliten- und Quantentechnologie-Anwendungen. Das Institut deckt dabei die komplette Wertschöpfungskette ab – vom Chipdesign über die Prozessierung bis hin zu Modulen und Systemen. Seine Entwicklungen stellt das FBH am Gemeinschaftsstand der Berlin-Brandenburg Aerospace Allianz, in Halle 1, Stand 240 aus.

Lasersysteme für quantenoptische Präzisionsexperimente
Das FBH entwickelt und fertigt seit vielen Jahren robuste und kompakte Diodenlasermodule für anspruchsvolle Weltraumanwendungen. Diese Module haben ihre Leistungsfähigkeit bereits mehrfach in Experimenten unter Schwerelosigkeit bewiesen. Am Stand zeigt das Institut eines der 55 ultra-schmalbandigen Lasermodule, die es für die BECCAL-Apparatur (Bose-Einstein Condensate – Cold Atom Laboratory) entwickelt hat und aktuell fertigt. Sie sollen ab 2024 in der Forschungsanlage für quantenoptische Experimente mit ultra-kalten Atomen an Bord der internationalen Raumstation ISS eingesetzt werden. Fundamentalphysikalische Fragestellungen mit Quantenobjekten sollen damit nahe dem absoluten Temperaturnullpunkt (-273,15 °C) hochgenau untersucht werden.

Kernstücke dieser und bisheriger Diodenlasermodule sind am FBH entwickelte Laserdioden, die gemeinsam mit Optiken und weiteren passiven Elementen mit höchster Stabilität und Präzision aufgebaut werden. Die mikrointegrierten Lasermodule basieren auf der institutseigenen, patentierten MiLas®-Technologie die speziell für den Einsatz im Weltraum entwickelt wurde. Sie sind extrem robust, zeichnen sich durch geringe Abmessungen von nur 125 x 75 x 23 mm³ und eine geringe Masse (750 g) aus. Dabei erreichen sie exzellente Ausgangsleistungen von > 500 mW bei zugleich schmaler intrinsischer Linienbreite < 1 kHz. Parallel arbeitet das FBH schon an einer noch kompakteren Variante und überträgt das bewährte Konzept der hybrid-aufgebauten Extended Cavity Diode Laser (ECDL) derzeit auf einen einzigen Chip.

In enger Zusammenarbeit mit der Humboldt-Universität zu Berlin werden derartige Module auch zu kompakten Quantensensoren und optischen Uhren für den Einsatz im Weltraum und für industrietaugliche Systemlösungen in der Quantentechnologie aufgebaut. Das gemeinsame Joint Lab präsentiert eine völlig autonome frequenzstabilisierte Laserquelle mit integrierter DFB-Laserdiode, die auf dem D2-Übergang in Rubidium bei 780 nm basiert.

Lasermodule für Satelliten: von Kommunikation bis Klimaschutz
Zu den Entwicklungen zählen auch Pumplaserquellen, die in Laserkommunikationsterminals zur optischen Datenübertragung (EDRS) oder zur Satellitenüberwachung des klimaschädlichen Methangases (MERLIN) genutzt werden. Jedes FBH-Modul für MERLIN ist mit zwei Hochleistungslaser-Halbbarren ausgestattet, die 130 W gepulste Emission bei 808 nm Wellenlänge liefern. Ihre Zuverlässigkeit über die gesamte Missionsdauer wurde in unabhängigen Tests bestätigt.

Neu entwickelte DBR-Laserarray-Module bieten dank eines integrierten Bragg-Reflektors auf Chipebene sowohl ein geringes Rauschen als auch eine hohe Zuverlässigkeit. Qualifiziert wurden die Module im Dauerbetrieb für mehr als 15 Jahre. Damit eignen sie sich als Flughardware beispielsweise zum Pumpen von Nd:YAG-Lasern für die optische Datenkommunikation.

Energieeffiziente Komponenten für Satellitenkommunikation und -sensorik
Wegen ihrer hohen Strahlungshärte und der möglichen hohen Schaltfrequenzen eignen sich Galliumnitrid (GaN)-Schalttransistoren besonders für das Power Conditioning in Satelliten. Der vom FBH entwickelte 10 A/400 V Aluminiumnitrid Power Core mit GaN-Leistungstransistoren in Halbbrücken-Konfiguration minimiert Streuinduktivitäten und Kapazitäten der Schaltzelle. Dabei werden Leistungsschalter, Gatetreiber und DC-Link-Kondensatoren extrem kompakt heterointegriert und die Wärme wird effizient durch das Aluminiumnitrid-Substrat abgeführt. So konnten die Schaltzeiten der Leistungszelle gegenüber einem konventionellen Aufbau mit diskreten Bauelementen halbiert werden. Hohe Schaltfrequenzen bei gleichzeitig hohem Konverter-Wirkungsgrad sind die Voraussetzung für Leistungskonverter mit besonders hoher Leistungsdichte. Ein zentraler Aspekt, da jedes Gramm im Weltraum zählt. Erst kürzlich ist es gelungen, die Größe eines Konverters weiter zu reduzieren – bei gleicher Leistung.

Wirkungsgrad und Verlustleistung sind kritische Punkte auch bei den Sendeverstärkern in Satelliten. Daher entwickelt das FBH Konzepte zum Envelope Tracking – eine bekannte Technik, um die Effizienz von Hochfrequenz-Leistungsverstärkern zu steigern.

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• ILA Berlin

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Quelle: Airbus Defence and Space 18. Mai 2022.

Toulouse, 18. Mai 2022 – Die letzten beiden Satelliten der Pléiades Neo-Konstellation, die von Airbus gebaut und betrieben wird, sind nach erfolgreichen Abschlusstests in den Reinräumen von Toulouse im Zeitplan für den Start im Laufe dieses Jahres.

Nach der nahtlosen parallelen Integration der beiden Satelliten Pléiades Neo 5 und 6 und dem erfolgreichen Abschluss der Umwelttests (Thermalvakuum, Akustik, Vibration) sind die beiden letzten Satelliten nun bereit, die Pléiades Neo-Konstellation zu komplettieren.

Die beiden Satelliten sollen gleichzeitig mit der europäischen Trägerrakete Vega C von Kourou in Französisch-Guayana aus gestartet werden. Für diesen Doppelstart haben die Raumfahrtingenieure von Airbus ein intelligentes und effizientes Dispenser-freies Design entwickelt, bei dem die Satelliten übereinander gestapelt und nur durch ein Klemmband verbunden sind.

Diese kompakte, dispenser-freie Startkonfiguration spart Volumen und Masse und senkt die Kosten. Das gleichzeitige Testen beider Satelliten in ihrer gestapelten Startkonfiguration ermöglichte eine erhebliche Zeitersparnis, da nur vier Tage benötigt wurden, um sowohl die dreiachsigen Sinustests als auch den akustischen Test zu bestehen.

„Mit diesem neuen kühnen, dispenser-freien Design konnten wir diese beiden hochauflösenden Satelliten nahtlos integrieren und testen und eine optimierte Startkonfiguration sicherstellen: Mit einem einzigen Start verdoppeln wir die Kapazität der Pléiades Neo-Konstellation und bieten unseren Kunden eine noch bessere Reaktionsfähigkeit“, sagte Philippe Pham, Leiter des Bereichs Erdbeobachtung und Wissenschaft bei Airbus.

Über Pléiades Neo
Die aus vier identischen Satelliten bestehende Konstellation Pléiades Neo wird Hand in Hand mit den bestehenden Pléiades-Satelliten und dem Rest der Airbus-Flotte von Erdbeobachtungssatelliten arbeiten. Die äußerst kompakten Pléiades Neo-Satelliten verfügen über ein leichtes optisches Instrument der nächsten Generation aus Siliziumkarbid. Sie verfügen außerdem über Laserkommunikationsverbindungen zu den geostationären SpaceDataHighway-Satelliten (EDRS), die dringende Aufnahmen in nur 30 bis 40 Minuten nach einer Anfrage ermöglichen, um schnell auf kritische Situationen reagieren zu können.

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• Airbus Defence and Space

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Quelle: DLR.

17. Januar 2022 – Das „Columbus Ka-Band Terminal“, kurz „ColKa“ hat seinen Dienst aufgenommen. „Das wissenschaftliche Datenaufkommen bei den Experimenten auf der ISS wächst stetig. Mit ColKa erhält das Columbus-Labor der Internationalen Raumstation ISS einen eigenen direkten Anschluss an die Datenautobahn im All – den sogenannten SpaceDataHighway. Die Hochgeschwindigkeitssatellitenverbindung beschleunigt den „Datenverkehr“ nach Europa erheblich. Davon werden viele Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit ihren Experimenten profitieren – und zwar schon während der „Cosmic Kiss“-Mission von Matthias Maurer und vor allem direkt danach unter der italienischen Astronautin Samantha Cristoforetti“, erklärt Volker Schmid, „Cosmic Kiss“-Missionsleiter in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. Denn diese etwa kühlschrankgroße Antenne macht nun einen Datentransfer in Echtzeit zwischen der ISS und dem Columbus-Kontrollzentrum am Standort des DLR in Oberpfaffenhofen möglich, wo das ColKa-Terminal betrieben wird. Die Antenne und auch der SpaceDataHighway ist ein Projekt von Airbus in Zusammenarbeit mit der europäischen Weltraumorganisation ESA.

Testen für einen reibungslosen Einsatz
Am 27. Januar 2021 installierten die beiden NASA-Astronauten Mike Hopkins und Victor Glover mit einem Außenbordeinsatz – einer sogenannten Extra Vehicular Activity (EVA) – die Antenne an der Außenseite des europäischen Columbus-Labors der ISS. Bei diesem Einsatz wurden die beiden sowohl vom Columbus-Kontrollzentrum sowie vom dänischen ESA-Astronauten Andreas Mogensen vom Boden aus unterstützt. „Nach der erfolgreichen Installation haben wir zahlreiche Tests vom Columbus-Kontrollzentrum aus durchgeführt. Wir haben zum Beispiel überprüft, ob die Antenne sich nach unseren Kommandos korrekt ausrichtet, ob die Kommunikation mit dem Datennetzwerk richtig funktioniert und ob Daten erfolgreich übertragen werden“, erklärt Daria Margiotta, Flugdirektorin im Columbus-Kontrollzentrum am DLR-Standort in Oberpfaffenhofen.

Außerdem wurden noch Temperaturtests durchgeführt. Denn die Antenne muss zum Beispiel auch unter den harschen Bedingungen des Weltraums funktionieren. Ist die ISS zum Beispiel zur Sonne gedreht, herrschen bis zu 121 Grad Celsius an der Außenhülle. Verschwindet sie im Erdschatten, herrschen auf einmal minus 157 Grad Celsius. Um unter diesen Bedingungen optimal zu funktionieren, wird die Antenne automatisch je nach Bedarf runtergekühlt und wieder aufgeheizt. Außerdem wurden in Oberpfaffenhofen sämtliche System- und Softwaretests durchgeführt. Nach dem Abschluss dieser Tests ist ColKa nun für den Dauerbetrieb einsatzbereit.

Eine „Autobahn im All“ für schnellen Datenverkehr
Doch wie funktioniert der Datentransfer eigentlich genau? In 36.000 Kilometern über der Erde stehen sogenannte geostationäre Kommunikationssatelliten immer über einem Punkt, weil sie sich in der gleichen Geschwindigkeit mit der Erde mitdrehen. Diese Relaissatelliten sind lange im „Sichtfeld“ von anderen tieffliegenden Satelliten, wie zum Beispiel der Umweltsatellitenflotte im europäischen Copernicus-Programm, können deshalb auch große Datenpakete von den „Tieffliegern“ empfangen und sie besonderes schnell und vor allem ununterbrochen an Bodenstationen weitergeben.

„ColKa sendet seine Daten zum EDRS-A-Kommunikationssatelliten, der wiederum sendet sie zur Bodenstation nach Harwell in Großbritannien. Von dort aus gehen die Daten dann über das Interconnection Ground Subnetwork (IGS) zu uns zum Columbus-Kontrollzentrum in Oberpfaffenhofen und umgekehrt. Wir erreichen so Datenübertragungsraten von 50 Megabit pro Sekunde“, erklärt Daria Margiotta. Für das Columbus-Kontrollzentrum ergeben sich so ganz neue Möglichkeiten für Tests sowie im Bereich Flugdynamik, Bodensoftware und im generellen Betrieb der Raumstation.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler profitieren
Von dem Anschluss an die Datenautobahn werden viele Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler profitieren, denn sie haben einen direkteren Zugriff auf ihr jeweiliges Experiment. „Wir werden durch ColKa sehr viel schneller als jemals zuvor die Daten von sämtlichen europäischen Racks und den Nutzlasten bekommen. Im Columbus-Kontrollzentrum wachen wir daher sehr genau über den reibungsfreien Datenverkehr, den wir mit den anderen Nutzern in Europa koordinieren. Wir sind aber auch in dauerhaftem Kontakt zur NASA, weil die Antenne zum Beispiel nicht während Außenbordeinsätzen der Astronauten betrieben werden kann“, erklärt Daria Margiotta.

Außerdem soll ColKa auch in besonderen Fällen für die sogenannte „Space-To-Ground“-Kommunikation eingesetzt werden. So sollen zum Beispiel Audio- und Videokonferenzen für öffentliche Veranstaltungen über die „AstroPi“-Hardware der ESA möglich werden. „ColKa erweitert das Kommunikationsspektrum mit der Raumstation immens. Aber nicht nur das. Beim Entwurf, Bau und Betrieb von der Antenne wurde viel Know-how gewonnen, das nun auch wichtige Dienste für die Entwicklung des Telekommunikations- und Betankungsmodul am europäischen Esprit-Modul des „Lunar Gateway“ – dem geplanten Außenposten in der Mondumlaufbahn – leisten wird. Hier muss Kommunikation über eine 1000-mal größere Distanz zur Erde als bei der ISS funktionieren“, erklärt Volker Schmid.

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• **ISS** Raumlabor Columbus

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Quelle: Airbus Defence and Space.

Toulouse, 17. August 2021 – Pléiades Neo 4 wurde sehr nahe an seiner endgültigen sonnensynchronen polaren Umlaufbahn in 620 km Höhe, die er in den nächsten Tagen erreichen wird, von der Trägerrakete separiert. Der Satellit wird – 180° versetzt – auf derselben Umlaufbahn wie Pléiades Neo 3 positioniert. Beide bilden dann eine Konstellation. Dies wird es ermöglichen, jeden Ort der Erde täglich mit einer nativen Auflösung von 30 Zentimetern abzubilden, und zwar zwei- bis viermal täglich, wenn die Konstellation mit vier Satelliten vollständig ist.
„Pléiades Neo wird unseren Kunden eine echte Spitzenleistung bieten und unsere Position auf dem Markt für hochauflösende Systeme deutlich stärken“, sagte François Lombard, Head of Intelligence bei Airbus Defence and Space. „Die ersten Bilder von Pléiades Neo 3 sind hervorragend und bestätigen, dass wir in Bezug auf Design und Leistung die richtige Entscheidung getroffen haben, um die immer anspruchsvolleren Anforderungen des Geodaten-Marktes zu erfüllen.“

Die komplett von Airbus hergestellte und betriebene Konstellation „Pléiades Neo“ besteht aus vier identischen Satelliten und bietet mit einer nativen Auflösung von 30 Zentimetern und einer Streifenbreite von 14 Kilometern die umfassendste in ihrer Kategorie. Dank ihrer unübertroffenen Agilität wird die Konstellation in der Lage sein, die gesamte Landmasse der Erde fünfmal pro Jahr zu erfassen. Die neuen Satelliten werden „Hand in Hand“ mit den bestehenden Pléiades-Satelliten und dem Rest der zwölf Satelliten umfassenden Airbus-Flotte von Erdbeobachtungssatelliten arbeiten.
Das hochinnovative Design des Pléiades-Neo-Satelliten ist mit einem optischen Instrument der neuesten Generation aus Siliziumkarbid ausgestattet, das auf Technologien aufbaut, die Airbus in den frühen 2000er Jahren erstmals entwickelt hat. Die Pléiades-Neo-Konstellation wird auch von optischen Laser- und Ka-Band-Verbindungen mit den geostationären Airbus SpaceDataHighway (EDRS)-Satelliten profitieren, um dringende Erfassungen in weniger als 40 Minuten nach der Beauftragung zu ermöglichen und so schnell auf kritischste Situationen reagieren zu können.

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• Pleiades Neo 4 auf Vega (VV19) von Kourou ZLV

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Quelle: Airbus Defence and Space.

Friedrichshafen, 29. Juli 2021 – Airbus hat die Integration des Copernicus-Satelliten Sentinel- 2C abgeschlossen. Er ist der dritte seiner Art und wird nun nach München gebracht, wo er umfangreiche Umwelttests durchläuft, um seine Weltraumtauglichkeit zu bestätigen. Die Testkampagne wird bis März 2022 dauern.
Die von den Sentinel-2-Satelliten gesammelten Daten werden für die Überwachung von Landnutzung und -veränderungen, Bodenversiegelung, Landmanagement, Land- und Forstwirtschaft, Naturkatastrophen (Überschwemmungen, Waldbrände, Erdrutsche und Erosion) und zur Unterstützung humanitärer Hilfseinsätze genutzt. Die Umweltbeobachtung in Küstengebieten gehört ebenso zu diesen Aktivitäten wie die Überwachung von Gletschern, Eis und Schnee.
Als „Farbsichtgerät“ für das Copernicus-Programm wird Sentinel-2C – wie seine Vorgängersatelliten Sentinel-2A und -2B – optische Bilder aus dem sichtbaren bis kurzwelligen Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums liefern. Aus einer Höhe von 786 Kilometern wird der 1,1 Tonnen schwere „C“-Satellit weiterhin Aufnahmen in 13 Spektralbändern mit einer Auflösung von 10, 20 oder 60 Metern und einer einzigartigen Schwadbreite von 290 km ermöglichen. Die Teleskopstruktur und die Spiegel bestehen aus Siliziumkarbid, für das Airbus die Pionierarbeit geleistet hat. Das Material bietet eine sehr hohe optische Stabilität und minimiert die thermoelastische Verformung, was zu einer hervorragenden geometrischen Bildqualität führt. Dies ist beispiellos in dieser Kategorie optischer Bildgeber. Jeder Sentinel-2-Satellit sammelt 1,5 Terabyte pro Tag, nach der Kompression an Bord. Die Daten werden mit hoher Geschwindigkeit an Bord formatiert und in der Massenspeicher- und Formatierungseinheit mit höchster Kapazität zwischengespeichert. Datenaufzeichnung und Downlink per Laser können gleichzeitig erfolgen. Die Hochgeschwindigkeitsverbindung vom Weltraum zum Boden zusätzlich zur direkten X-Band-Verbindung wird via EDRS SpaceDataHighway ermöglicht.

Die Sentinel-2-Mission basiert auf einer Konstellation von zwei identischen Satelliten, Sentinel- 2A (gestartet 2015) und Sentinel-2B (gestartet 2017), die auf der gleichen Umlaufbahn, aber 180° voneinander entfernt fliegen, um eine optimale Abdeckung und Wiederholungszeit zu gewährleisten. Die Satelliten umkreisen die Erde alle 100 Minuten und decken alle fünf Tage alle Landflächen der Erde, große Inseln sowie Binnen- und Küstengewässer ab.
Die Sentinel-2-Satelliten erfassen derzeit systematisch alle Land- und Wasserflächen und haben dabei hervorragende Ergebnisse gebracht. Im Jahr 2020 ist die Sentinel-2-Mission nach wie vor die führende europäische Mission in Bezug auf wissenschaftliche, begutachtete Publikationen (1.200 im letzten Jahr) und die an die Nutzer verteilte Datenmenge.
Die Sentinel-2-Mission wurde durch die enge Zusammenarbeit zwischen der ESA, der Europäischen Kommission, der Industrie, den Dienstleistern und den Datennutzern ermöglicht. An ihrer Entwicklung waren rund 60 Unternehmen beteiligt, allen voran Airbus Defence and Space in Deutschland für die Satelliten und Airbus Defence and Space in Frankreich für die multispektralen Instrumente, während Airbus Defence and Space in Spanien für die mechanische Satellitenstruktur verantwortlich ist.
Copernicus, das europäische Umweltüberwachungsprogramm, wird von der Europäischen Kommission (EC) in Partnerschaft mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) geleitet. Die Sentinel-Satelliten von Copernicus liefern Fernerkundungsdaten der Erde und stellen wichtige operative Dienste in den Bereichen Umwelt und Sicherheit bereit.

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• Beobachter der Erde (12. Juni 2020)
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• Sentinel 2A und Sentinel 3A fliegen Rockot (11. Februar 2012)
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• Copernicus (früher GMES)

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Quelle: Airbus Defence and Space.

Der EDRS-C-Satellit, der zweite Netzknoten der Airbus-Konstellation SpaceDataHighway, hat seine Inbetriebnahmetests am 15. Juli 2020 abgeschlossen und ist nun einsatzbereit. Nach dem erfolgreichen Start des Satelliten im August 2019 und dem Erreichen seiner geostationären Orbitposition auf 31 Grad Ost wurden In-Orbit-Tests durchgeführt und Laser-Kommunikationslinks zu den Sentinel-Erdbeobachtungssatelliten des Copernicus-Programms hergestellt.

EDRS-C verdoppelt die Übertragungskapazität des Systems. Die Konstellation ist nun in der Lage, Daten von zwei Beobachtungssatelliten gleichzeitig zu übertragen. Mit dem Satelliten unterstreicht Airbus sein Engagement für das bestehende Copernicus-Programm und die künftigen Sentinel-Missionen.

Die zusätzlichen Kapazitäten erlauben es Airbus zudem, weitere Kundenanforderungen zu bedienen. Bis 2030 sollen rund 15 Satelliten die sehr hohe Übertragungsbandbreite des SpaceDataHighway nutzen.

Ab 2021 wird auch Pléiades Neo, die moderne optische Erdbeobachtungskonstellation bestehend aus vier identischen Satelliten mit einer Auflösung von 30 Zentimetern, von der SpaceDataHighway-Infrastruktur profitieren. Als integraler Bestandteil des vollen End-to-End-Services von Pléiades Neo wird der SpaceDataHighway die Arbeit in Echtzeit sowie einen sehr hohen Datendurchsatz ermöglichen und somit die Missionsfähigkeit der Konstellation optimieren.

EDRS-C ergänzt EDRS-A, der täglich die Erdaufnahmen der vier Sentinel-Beobachtungssatelliten des Copernicus-Programms übermittelt. Seit 2017 hat EDRS-A mehr als 35.000 erfolgreiche Laserverbindungen hergestellt, mit denen fast zwei Petabyte Daten mit einer Verfügbarkeit von 99,5 Prozent heruntergeladen wurden.

Der SpaceDataHighway ist die erste geostationäre Laserkommunikationskonstellation der Welt. Mit modernster Lasertechnologie ermöglicht er einen sicheren Datentransfer mit 1,8 Gbit/s, also nahezu in Echtzeit, und damit eine bahnbrechende Beschleunigung der Weltraumkommunikation. Seine Satelliten vernetzen sich mittels modernster Lasertechnologie über bis zu 45.000 Kilometer hinweg mit erdnahen Beobachtungssatelliten, Aufklärungsdrohnen oder Missionsflugzeugen. Aus seiner Position im geostationären Orbit leitet der SpaceDataHighway die erfassten Daten in Fast-Echtzeit zur Erde weiter. Normalerweise würde dieser Prozess mehrere Stunden in Anspruch nehmen. So können die Beobachtungssatelliten wesentlich mehr Bild- und Videomaterial übertragen und jederzeit minutenschnell mit neuen Missionsplänen programmiert werden.

Mit der Einsatzbereitschaft des Satelliten erreicht Airbus einen weiteren Meilenstein für das strategische Ziel, Laserkommunikation als Feld weiterzuentwickeln und zugunsten der Konnektivität in der Luft, an Land und auf See in die nächste Infrastrukturgeneration zu investieren. Der Satellit wird somit eine Schlüsselkomponente des Airbus-Netzwerks für das NFTS-Programm (Network for the Sky) sein.

Das European Data Relay System (EDRS) auf Basis des SpaceDataHighway ist eine Public-Private-Partnerschaft (PPP) der Europäischen Weltraumorganisation ESA mit Airbus, wobei die Laserterminals von Tesat-Spacecom und dem Deutschen Zentrum für Luft-und Raumfahrt (DLR) entwickelt wurden.

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• Intelsat-39 & EDRS-C (Hylas 3) mit Ariane 5 ECA (VA249) von Kourou ELA-3

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Quelle: DLR.

Der Satellit EDRS-C ist am 6. August 2019 um 21:30 Uhr erfolgreich gestartet. Nach Empfang der ersten Telemetriedaten hat das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum (German Space Operations Center, GSOC) den Betrieb übernommen. Die erste kritische Startphase mit mehreren Bahnmanövern wurde gemeistert, sodass EDRS-C nun in die Testphase übergehen kann. Zuständiger DLR-Projektleiter ist Mission Operations Director Ralf Faller.

Herr Faller, der Launch des EDRS-C war ein aufregendes Erlebnis für alle, die zugesehen haben. Wie haben Sie im Kontrollraum den Start erlebt?
Ralf Faller: Ich kann mich noch an meinen ersten Start erinnern – es war der eines Nachrichtensatelliten für die Firma Eutelsat in den frühen 90er Jahren – und an den Moment, als die Rakete abhob. Das ist für mich immer noch spannend. Meine Verantwortung im Kontrollraum ist in den Jahren gewachsen, aber die Spannung ist immer noch die gleiche. Als Projektleiter seitens des DLR bin ich der Mission Operations Director während des Missionsbetriebs. So ein Satellitenstart stellt dann natürlich eine große Anspannung für mich dar. Man verspürt den Drang, immer alles selbst zu machen, jedoch ist das bei so einem großen Projekt selbstverständlich nicht möglich. Das ist der Grund, weshalb ich meinem Team vertrauen muss – und ich weiß, dass ich genau das tun kann. Wichtig ist, dass ich den Überblick habe und den Kollegen ermögliche, ihre Aufgaben zu erledigen. Damit können wir alle das bestmögliche Ergebnis erzielen und im Rahmen unserer Möglichkeiten sicher sein, dass nichts passiert. Als Berufseinsteiger hat man vielleicht nur eine kleine Aufgabe und bedient eine Software, die man erstellt hat. Ich war damals aber genauso stolz im Kontrollraum zu sitzen wie heute.

Wie viele Jahre sind seither vergangen und was fasziniert Sie heute noch bei Ihrer Arbeit?
R. Faller: Ich arbeite seit mittlerweile fast 30 Jahren im GSOC. Ich habe damals in der Abteilung für Raumflugdynamik angefangen. Jedoch war ich immer schon an den gesamtbetrieblichen Abläufen interessiert und habe dann zum Missionsbetrieb gewechselt. Die Kontrolle der Satelliten ist einfach ein sehr interessanter technischer Bereich. Satelliten sind komplizierte Systeme, die nur „remote“ betrieben werden können. Das heißt, dass man sie nur durch eine Funkverbindung erreichen kann, um Telemetriedaten zu empfangen und Kommandos an den Satelliten zu schicken. Man kommt eben nicht mehr direkt an die Satelliten ran, da sie sich in weiter Entfernung zur Erde befinden. Das finde ich auch heute noch sehr faszinierend. All das benötigt natürlich auch eine sehr gute Vorbereitung, da man im Nachhinein nichts mehr am Satelliten verändern kann. Wenn er oben ist, ist er oben.

Wie sieht jetzt der weitere Ablauf mit EDRS-C aus?
R. Faller: Nach dem Start der Ariane-5-Rakete und dem Aussetzen des Satelliten war es wichtig, eine stabile Verbindung mit dem Satelliten zu bekommen. Das ist uns gelungen – am Anfang die größte Herausforderung, um einen sicheren Satellitenbetrieb zu etablieren. In den vergangenen Tagen haben wir dann insgesamt fünf Bahnmanöver durchgeführt. Jetzt ist der Satellit an einer vorübergehenden Position im geostationären Orbit, sodass wir umfassende Funktionstests durchführen können. Diese Phase dauert mehrere Wochen. Erst danach ist EDRS-C voll betriebsfähig und kann dorthin, wo er in Zukunft arbeiten soll.

Was sind Ihre Aufgaben als „MOD“, als Mission Operations Director?
R. Faller: Ich bin unter anderem dafür verantwortlich, dass die ersten Betriebsphasen, LEOP (Launch and Early Orbit Phase) und IOT (In Orbit Tests), gut verlaufen. Genauso muss ich sicherstellen, dass hinterher der Routinebetrieb ohne Probleme anfängt. Es gibt je nach Projekt bestimmte Anforderungen, die erfüllt werden müssen. Die Kollegen in Weilheim mussten die beiden EDRS-Hauptantennen aufbauen. Wir in Oberpfaffenhofen mussten das übrige Bodensegment einrichten – dazu gehören die Kontrollräume, die IT-Infrastruktur und benötigten Softwaresysteme – und das Betriebsteam für die Mission aufstellen und trainieren. Das mache ich natürlich nicht alles alleine. Ich koordiniere die Arbeiten und stimme mich mit den Fachabteilungen ab, die am Projekt beteiligt sind. Ich versuche alles zusammen zu halten und bin im unmittelbaren Kontakt mit dem Kunden. Als MOD und Projektleiter muss ich auch Bericht erstatten und auf die anfallenden Kosten achten – ich versuche also alles im Überblick zu behalten.

Was sind für Sie die größten Herausforderungen?
R. Faller: Wir hatten eine sehr intensive Vorbereitung. Grundsätzlich gilt es, die Systemanforderungen zu erfüllen. Gleichzeitig musste ich die schon angesprochenen Kosten im Blick behalten, den Zeitplan einhalten und den Wünschen des Kunden gerecht werden. Ich bin aber auch dafür verantwortlich, dass das Team zusammenhält. Im Kernprojektteam von EDRS-C arbeiten circa 40 Leute aus verschiedenen Abteilungen. Ich bin ja Ingenieur und komme aus dem technischen Bereich, aber ich habe auch gemerkt, dass erst die Menschen gute Arbeitsergebnisse ermöglichen. Am Projekt sind hochqualifizierte schlaue Köpfe beteiligt, die natürlich alle ihre individuellen Eigenheiten haben. Erfolgreiche Raumfahrt zeichnet sich in erster Linie durch gutes Teamwork aus. Dabei zu helfen, dass im Team alles rund läuft, ist ein sehr wichtiger und zugleich schöner Aspekt meiner Arbeit. Raumfahrt ist schließlich das Ergebnis von vielen Leuten.

Welche Lebenszeit hat EDRS-C und werden Sie den Betrieb solange betreuen?
R. Faller: Der Satellit ist auf rund 15 Jahre Betrieb ausgelegt. Das GSOC betreut den Kommunikationssatelliten und die Nutzlast während der ganzen Zeit. Üblicherweise ist bei den geostationären Satelliten immer der Treibstoff der begrenzende Faktor. Erst nach diesen 15 Jahren wird man den EDRS-C mit dem eingeplanten Resttreibstoff auf einen „Friedhofsorbit“ in eine 300 Kilometer höhere Umlaufbahn schießen und deaktivieren. Das werde ich wohl nicht mehr im aktiven Dienst erleben. Es ist schade, aber ich sage auch immer, dass ich mich genau da am wohlsten fühle, wo ich mich gerade befinde. Man weiß ja nicht, was noch um die Ecke kommt – für eine interplanetare Mission, beispielsweise zum Mond, würde ich vieles stehen und liegen lassen. Aber jetzt sorgen wir erst mal dafür, dass EDRS-C seinen Routinebetrieb aufnehmen kann. Darauf haben wir uns lange vorbereitet, mit zahlreichen Simulationen im Kontrollraum trainiert und ich freue mich, dass wir jetzt mit dem echten Satelliten im Orbit arbeiten können.

Über EDRS-C
Der Kommunikationssatellit ist Kernstück des Europäischen Daten Relais Systems (EDRS), das vor allem mithilfe von Satelliten-Laserterminals riesige Datenmengen innerhalb kürzester Zeit vom Weltraum zur Erde überträgt. EDRS ist eine öffentlich-privaten Partnerschaft zwischen der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der Firma Airbus Defence and Space. Der Satellit sowie die Nutzlasten und Empfangsstationen werden in Oberpfaffenhofen am GSOC des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) betrieben.

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• Intelsat-39 & EDRS-C (Hylas 3) mit Ariane 5 ECA (VA249) von Kourou ELA-3

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Quelle: OHB SE.

7. August 2019 – Seit gestern Abend ist der Telekommunikationssatellit EDRS-C, der zweite Knotenpunkt des SpaceDataHighways (auch bekannt als European Data Relay System, EDRS), unterwegs zu seinem 36.000 Kilometer entfernten Bestimmungsort im Weltraum. Der SpaceDataHighway, eine „Datenautobahn“ im Weltall, wird in einer öffentlich-privaten Partnerschaft zwischen der Europäischen Weltraumorganisation ESA und Airbus realisiert. Entwickelt und gefertigt wurde der Satellit EDRS-C vom Raumfahrtsystemhaus OHB System AG, einem Tochterunternehmen der börsennotierten OHB SE.

Der Satellit hob am 06.08.2019 um 21:30 Uhr MESZ an Bord einer Ariane-5 Trägerrakete vom europäischen Weltraumbahnhof in Kourou, Französisch-Guayana ab. Der 3,2 Tonnen schwere Satellit löste sich nach rund 30 Minuten von der Rakete, als der vorgesehene geostationäre Transferorbit erreicht war. Nur wenige Minuten später funkte der Satellit EDRS-C erste “Lebenszeichen” aus dem All. „Ein ganz besonderer Moment, denn er macht klar, dass der Satellit die hohen Belastungen beim Abheben der Rakete und während des schnellen Ritts in den Weltraum überstanden hat“, freut sich Guy Perez, CTO und Vorstand Telekommunikation bei der OHB System AG, der den Start in Kourou verfolgt hat. „Ich danke Airbus und ESA für das in OHB gesetzte Vertrauen und allen Beteiligten bei OHB sowie unseren vielen Unterauftragnehmern für die gute Zusammenarbeit. Ich freue mich auf den Tag, an dem unser Satellit seine Arbeit aufnimmt und den SpaceDataHighway ergänzt.“

Mission: EDRS ergänzen
Europas laserbasiertes Datenrelais-System EDRS ist die weltweit erste „Optical Fibre in the Sky“, die auf modernster Lasertechnologie basiert. Der von Airbus bei der OHB System AG georderte geostationäre Satellit EDRS-C bildet den zweiten Knotenpunkt des SpaceDataHighways.

Im Vorhaben SpaceDataHighway soll eine Satellitenflotte über einem Netzwerk von Bodenstationen fixiert werden. Diese geostationären Satelliten empfangen mittels innovativer Laserkommunikationstechnologie Daten von Erdbeobachtungssatelliten aus erdnahen, das heißt niedrigeren Orbits, sowie von Aufklärungsdrohnen und Einsatzflugzeugen und leiten diese in Breitbandqualität an Bodenstationen in Europa weiter – in nahezu Echtzeit und mit einer Datenrate von 1,8 Gbit/s (Gigabit pro Sekunde). Notfallteams und Sicherheitskräfte erhalten dank des SpaceDataHighways einen wesentlich schnelleren Zugang zu den Daten von Erdbeobachtungssatelliten. Auch das europäische Copernicus-Programm, das Dienste zu Umweltüberwachung und Klimawandel anbietet, zählt genauso wie staatliche Sicherheitsdienste, Meeresüberwachungsteams und Wettervorhersagebehörden zu den Nutzern.

Schritt für Schritt zum Dienstantritt
„Mit Abtrennung von der Rakete muss unser Satellit sich aus eigener Kraft, sprich mit dem eigenen chemischen Antrieb, in den geostationären Orbit einschießen. EDRS-C steuert zunächst eine zugewiesene Testposition an, die er nach ungefähr zwei Wochen erreicht haben wird und auf der er über einige Wochen hinweg kalibriert und nach und nach in Betrieb genommen wird“, erklärt Dr. Stefan Voegt, EDRS-C Projektleiter bei der OHB System AG.

Erst danach wird der Satellit an seinen eigentlichen „Dienstort“ manövriert. Dieser befindet sich auf 31° Ost rund 36.000 Kilometer über dem Äquator – eine ideale Position, die permanenten Kontakt für die Datenabgabe an die Bodenstationen ermöglicht. Hier wird der Satellit in Betrieb genommen (Commissioning) und schrittweise ins System eingegliedert. Das alles geschieht vom Satellitenkontrollzentrum des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) aus, das sich im bayerischen Oberpfaffenhofen befindet. „Wir leisten im Satellitenkontrollzentrum über die nächsten Wochen und Monate hinweg Unterstützung bei der Inbetriebnahme und der Missionskontrolle des Satelliten – eine Rund-um-die-Uhr-Aufgabe, die im Schichtbetrieb organisiert ist“, ergänzt Voegt.

Der zweite seiner Art und doch ganz besonders …
Der Telekommunikationssatellit EDRS-C bildet nicht nur den zweiten Knotenpunkt des SpaceDataHighway-Raumsegments, er ist auch der zweite SmallGEO-Satellit im Weltraum. Mit SmallGEO hat OHB im ARTES-Programm (Advanced Research in Telecommunications Systems) der ESA eine vielseitige geostationäre Satellitenplattform entwickelt, die auf verschiedene Missionsziele wie Telekommunikation, Erdbeobachtung und Technologieerprobung zugeschnitten werden kann. Die modulare Bauweise der Satellitenplattform SmallGEO erlaubt es, flexibel auf Kundenbedürfnisse eingehen zu können. Beim Satellitenantrieb können die Kunden zwischen klassisch (d.h. chemisch), elektrisch bzw. hybrid wählen. Die Startmasse der Satelliten bewegt sich je nach Typ zwischen 2.500 und 3.500 kg, wobei die jeweils erlaubte Nutzlastmasse zwischen 300 kg und 900 kg variiert.

Mit EDRS-C hat OHB im Auftrag von Airbus einen Satelliten entwickelt und realisiert, der gezielt für die optische Kommunikation ausgelegt ist: Für die Verbindung zwischen den Daten abgebenden Erdbeobachtungssatelliten, Aufklärungsdrohnen und Einsatzflugzeugen und den EDRS-Satelliten werden Laserkommunikationsterminals von Tesat-Spacecom mit entsprechend hohen Datenraten verwendet. Die für die Datenübertragung zur Erde notwendige Verbindung zwischen den EDRS-Satelliten und den Bodenstationen wird mit einem Satz von Ka-Band-RF-Terminals geschaffen. Die Datenübertragung kann mit bis zu 1,8 Gbit/s erfolgen.

EDRS-C wird den besonderen Anforderungen des SpaceDataHighways gerecht und erweitert gleichzeitig das Anwendungsspektrum der SmallGEO-Plattform. „Eine optische Datenübertragung stellt von vornherein hohe Anforderungen an den Satelliten. Durch verschiedene Anpassungen und Weiterentwicklungen konnten wir alle Anforderungen erfüllen“, so Dr. Voegt. „Für diese zweite SmallGEO-Mission haben wir zusätzlich unser modulares TM/TC-Subsystem (TM/TC = Telemetrie/Telekommandierung) um den Betrieb in S- und Ka-Band erweitert. Und weil es um die Übertragung zeitkritischer und sensibler Informationen geht, gewährleisten wir mit einer Verschlüsselungselektronik eine sichere Kommunikation mit dem Satelliten.“

Der Satellit wies beim Start eine Masse von circa 3,2 Tonnen auf und maß 3,2 x 2,3 x 4,0 Meter. Da seine beiden Solar-Module und die 3 Antennen erst im Weltraum entfaltet bzw. ausgeklappt wurden, bringt EDRS-C es jetzt auf 7,7 x 16,8 x 4,0 Meter.

Teamwork
„Ich bin sehr dankbar, dass ich mich bei der Realisierung des Satelliten auf versierte und hoch motivierte Kolleginnen und Kollegen verlassen konnte. Sie haben sich zum Teil über mehrere Jahre hinweg mit hohem Engagement eingebracht, insbesondere während der monatelangen im Schichtbetrieb durchgeführten Testkampagnen. Ein toller Teamerfolg, der den berühmten OHB-Spirit einmal mehr unter Beweis gestellt hat“, so Projektleiter Voegt. „Ich möchte mich auch bei unserem Auftraggeber Airbus und der ESA für die gute und konstruktive Zusammenarbeit bedanken.“

Als industrieller Hauptauftragnehmer und Systemführer hatte OHB zahlreiche Unterauftragnehmer unter Vertrag. „Von unserem Partner Tesat-Spacecom stammt die Datenrelais-Nutzlast inklusive Laserkommunikationsterminal, das den Intersatellite-Link ermöglicht. Zeitweise hatten wir mehr als 30 internationale Zulieferer und Dienstleister zu koordinieren. Ein tolles Zusammenspiel, das einen soliden Satelliten hervorgebracht hat – dies wurde nicht nur in der mehrmonatigen Testkampagne bei der IABG, sondern auch bei den vorgeschriebenen Testreihen am Startplatz unter Beweis gestellt“, erläutert Projektleiter Voegt. Die Nutzlast HYLAS 3 wurde von der ESA im Auftrag von Avanti Communications als kundeneigene Beistellung an die OHB System AG geliefert.

Zu den Vertragspartnern zählten auch weitere Unternehmen der OHB-Gruppe: So war die Luxemburger LuxSpace für das TT&R-Subsystem (TT&R = Telemetrie, Telekommandierung und Ranging) verantwortlich, das die Kommunikation mit dem Satelliten ermöglicht und lieferte Beiträge zum Satellitensimulator. Die bayerische MT Aerospace AG lieferte alle Strukturpaneele. OHB Sweden war verantwortlich für das Lage- und Bahnregelungssystem (AOCS) und ist aktiv an der „Intensivbetreuung“ des Satelliten während der ersten Wochen im All beteiligt und entsendet hierzu Expertinnen und Experten ins Satellitenkontrollzentrum in Oberpfaffenhofen.

Das EDRS-Programm der ESA wird vom Raumfahrtmanagement im DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWI) und des Freistaates Bayern unterstützt.

Erst 1, dann 2 … Die SmallGEO-Familie wächst!
Der erste SmallGEO-Satellit, H36W-1, wurde im Rahmen eines PPP-Projektes (Private-Public Partnership) zwischen der ESA, OHB und dem spanischen Satellitenbetreiber HISPASAT realisiert. 2017 wurde er in die Satellitenflotte von Hispasat eingegliedert und übernahm die flexible Breitbandversorgung der Iberischen Halbinsel, der Kanarischen Inseln und Südamerikas.

Im klassischen Telekommunikationsbereich wurden neben EDRS-C auch der nationale Satellit Heinrich Hertz (In-Orbit Verifikation zahlreicher nationaler wissenschaftlicher und technischer Innovationen sowie Satellitenkommunikation für die Bundeswehr) bei der OHB System AG beauftragt.

Wegen ihrer hohen Flexibilität und Modularität hat man sich auch bei der Realisierung von Europas dritter Generation an Wettersatelliten (Meteosat Third Generation, MTG) für die SmallGEO-Plattform entschieden.

Mit der Produktlinie Electra entwickelt OHB einen vollständig elektrisch angetriebenen Satelliten, der aufgrund des geringeren Gewichts des Antriebssystems deutlich mehr Nutzlast mitführen kann und die Clean Space Policy der ESA erfüllt. „Mit Electra sind unsere Kunden flexibel, was die Auswahl der Startrakete sowie die Position des Satelliten in der Startrakete angeht, bei der Einbringung in den Zielorbit, bei den gewünschten Bändern in denen kommuniziert werden soll (C-, Ku-/Ka-Band, flexibel) und was die Skalierbarkeit hinsichtlich Masse, Stromverbrauch und Wärmeabgabe anbelangt“, erklärt Vorstand Guy Perez. „Weil wir sowohl klassische Nutzlasten als auch neuartige flexible Nutzlasten bis zu 900 kg und mit maximal 60 Transpondern auf Elektra akkommodieren können, ist es möglich, passgenaue Pakete für die jeweilige Mission zu schnüren.“

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Der Beitrag OHB: 2. SmallGEO-Satellit im All erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESA.

Mit dem EDRS kann eine Erdüberwachung in Quasi-Echtzeit erfolgen, was eine schnellere Reaktion bei Notfällen ermöglicht und die Entwicklung neuer Dienste und Produkte zur Schaffung von Arbeitsplätzen und mehr Wohlstand vorantreibt.

Das EDRS, das von seinem privaten Betreiber Airbus als satellitengestützte Datenautobahn bezeichnet wird, macht sich eine innovative Lasertechnologie zunutze, mit der die von Erdbeobachtungssatelliten für den Transfer von Informationen zum Boden benötigte Zeit drastisch verringert wird.

Der jüngste Satellit, EDRS-C, wird den im Januar 2016 gestarteten Satelliten EDRS-A ergänzen und in der geostationären Umlaufbahn auf 31 Grad östlicher Länge gemeinsam mit diesem Daten in einer Geschwindigkeit von bis zu 1,8 Gbit/s zur Erde transportieren.

Durch die geostationäre Position, die höher ist als diejenige klassischer Erdbeobachtungssatelliten in der erdnahen Umlaufbahn, ist die Konstellation in der Lage, eine fast konstante Verbindung mit den niedriger fliegenden Erdbeobachtungssatelliten zu halten, die ansonsten ihre Informationen lediglich während des Sichtkontakts mit ihren Bodenstationen weitergeben können, was mit einer zeitlichen Verzögerung von bis zu 90 Minuten verbunden ist.

Anschließend senden die EDRS-Satelliten die Informationen in Quasi-Echtzeit zur Erde. Das EDRS überträgt seit Ende 2016 täglich Aufnahmen der vier Sentinel-Satelliten des Copernicus-Programms zur Erde und wird zudem Informationen von der Internationalen Raumstation weiterleiten, sobald an der Außenseite des europäischen Columbus-Labors eine neue Antenne installiert sein wird.

Gebaut wurde EDRS-C von der OHB System AG auf der Grundlage einer SmallGEO-Plattform. An Bord des Satelliten befindet sich auch die Nutzlast HYLAS-3 von Avanti Communications, mit der satellitengestützte Telekommunikationsdienste im Ka-Band über Afrika und dem Nahen Osten bereitgestellt werden sollen.

Bei dem neuen, unabhängigen europäischen Satellitensystem EDRS handelt es sich um eine öffentlich-private Partnerschaft zwischen der ESA und Airbus im Rahmen der Bestrebungen der ESA, sich bei Großprogrammen mit der Industrie zusammenzuschließen und Technologieentwicklungen mit wirtschaftlichem Nutzen zu fördern.

Über die ESA
Die Europäische Weltraumorganisation (ESA), Europas Tor zum Weltraum, ist eine 1975 gegründete zwischenstaatliche Organisation, deren Aufgabe darin besteht, europäische Raumfahrtkapazitäten zu entwickeln und sicherzustellen, dass die Investitionen in die Raumfahrt den Bürgern in Europa und anderswo zugutekommen.

Die ESA hat 22 Mitgliedstaaten: Belgien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Italien, Luxemburg, die Niederlande, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, die Schweiz, Spanien, die Tschechische Republik, Ungarn und das Vereinigte Königreich. Slowenien ist assoziiertes Mitglied.

Außerdem arbeitet die ESA förmlich mit sechs EU-Mitgliedstaaten zusammen. Im Rahmen eines Kooperationsabkommens nimmt auch Kanada an bestimmten ESA-Programmen teil.

Dank der Koordinierung der Finanzressourcen und Kompetenzen ihrer Mitgliedstaaten kann die ESA Programme und Tätigkeiten durchführen, die weit über die Möglichkeiten eines einzelnen europäischen Landes hinausgehen. Des Weiteren arbeitet sie eng mit der EU bei der Verwirklichung der Programme Galileo und Copernicus und mit EUMETSAT bei der Entwicklung von Meteorologiemissionen zusammen.

Die ESA entwickelt Raumfahrzeugträger, Satelliten und Bodenanlagen, um sicherzustellen, dass Europa bei Raumfahrtvorhaben weltweit an der Spitze bleibt.

Sie entwickelt und startet Erdbeobachtungs-, Navigations-, Telekommunikations- und Astronomiesatelliten, schickt Raumsonden in entlegene Regionen des Sonnensystems und beteiligt sich an der bemannten Exploration des Weltraums. Außerdem führt sie ein umfangreiches Anwendungsprogramm zur Entwicklung von Erdbeobachtungs-, Navigations- und Telekommunikationsdiensten durch.

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Der Beitrag ESA: Zweiter Satellit für EDRS gestartet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Mit dem Bilderbuchstart des ersten eigenen Kommunikationssatelliten EDRS-C am 6. August 2019 um 21:30 Uhr Mitteleuropäischer Sommerzeit ist für das EDRS-System ein Meilenstein erreicht: der Grundstock für ein weltweit einzigartiges Netzwerk von geostationären Relais-Satelliten, das mithilfe von Laserterminals Datenvolumen von bis zu 1,8 Gigabit pro Sekunde zur Erde transportieren kann, ist gelegt.

EDRS ist eine Private-Public-Partnership der europäischen Raumfahrtagentur ESA und des industriellen Hauptauftragnehmers Airbus. Mit einer Beteiligung von rund 235 Mio. Euro (61 Prozent) trägt Deutschland den Hauptanteil im entsprechenden ESA-Programm. Das Raumfahrtmanagement im DLR steuert im Auftrag der Bundesregierung mit Mitteln des BMWi diese Beiträge. Der Satellit EDRS-C wurde in Deutschland entworfen, gebaut und getestet. Er wiegt knapp 3,2 Tonnen und hat eine geplante Lebensdauer von 15 Jahren. Die Steuerung der Nutzlasten sowie die Kontrolle des EDRS-C-Satelliten hat das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum des DLR in Oberpfaffenhofen im Auftrag von Airbus übernommen.

„In der Vergangenheit waren Satelliten nur jeweils einzeln an eine oder mehrere Bodenstationen angebunden. Mit dem Aufbau von EDRS vollziehen wir einen Paradigmenwechsel hin zu einer optisch vernetzten Satelliteninfrastruktur – mit höherer Sicherheit und Bandbreite ermöglicht EDRS die Datenübertragung der aufgenommenen Bilder und Daten in nahezu Echtzeit“, sagt Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstand für das Raumfahrtmanagement, und ergänzt: „EDRS-C steckt voller Hochtechnologie aus Deutschland.“ Erdbeobachtungssatelliten vermittelten ein immer genaueres Bild über unseren Planeten, unsere Umwelt und unser Klima. Sie produzierten damit aber auch immer mehr Daten in kürzerer Zeit. Gleichzeitig müssten diese Daten sehr schnell zur Verfügung gestellt werden, damit sie Entscheidungsprozesse optimal vorbereiten und begleiten können.

Bei einer Live-Vorführung am 10. Juli 2019 in Brüssel hatte die europäische „Datenautobahn im All“ ihre Funktionsweise schon demonstriert: Innerhalb weniger Minuten wurden Daten des Erdbeobachtungssatelliten Sentinel-1 via Laser zum Boden übertragen, um Schiffe und mögliche Ölleckagen zu verfolgen. Normalerweise würde die Übertragung mehrere Stunden dauern. Der erste Verteilerknoten des Programms, EDRS-A, war bereits am 29. Januar 2016 gestartet und bietet seine Relais-Dienste seitdem für die Datenweitergabe von vier Sentinel-Satelliten des EU-Erdbeobachtungsprogramms Copernicus an. Die Satelliten nutzen EDRS-A-Dienste täglich und bislang sind mehr als 23.000 Intersatellite-Links erfolgreich zur Erde gesendet worden. EDRS-C wird diese Kapazität nun verdoppeln.

Nach einer Test- und Validierungsphase soll das System mit EDRS-C Ende 2019 voll operationell sein. Parallel zu Bau und Start der bisherigen EDRS-Satelliten geht die technologische Entwicklung weiter: Innerhalb des „ARTES ScyLight“-Programmes der ESA unterstützt Deutschland die Fortentwicklung der LCT-Technologie. So soll unter anderem die Datenrate des Terminals von 1,8 auf 3,6 Gigabit pro Sekunde erweitert und die mögliche Entfernung für die Verbindung von 40.000 Kilometer auf 80.000 Kilometer vergrößert werden.

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Der Beitrag Datenrelaissatellit EDRS-C erfolgreich gestartet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

5. August 2019 – In diesen Stunden laufen am Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum (GSOC) in Oberpfaffenhofen die letzten Vorbereitungen zum Start der Mission EDRS-C: Der Kommunikationssatellit soll am 6. August 2019 abheben und ist Kernbestandteil des Europäischen Datenrelais System (EDRS) – der „Datenautobahn im All“. EDRS kann mithilfe von Satelliten-Laserterminals riesige Datenmengen innerhalb kürzester Zeit vom Weltraum zur Erde übertragen. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist mit seinem Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum für den Betrieb der EDRS-Satelliten, Nutzlasten und Empfangsstationen verantwortlich.

Rund 100 Mitarbeiter des GSOC sind für das EDRS-C-Bodensegment im Einsatz – von der Steuerung im Kontrollraum in Oberpfaffenhofen, über die Bereitstellung der IT-Infrastruktur, bis zur Betreuung der Empfangsstationen in Weilheim. Der Missionsbetrieb für das Gesamtsystem findet bei Auftraggeber Airbus Defence and Space in Ottobrunn statt.

Basis des Datenrelais-Systems sind zwei geostationäre Satelliten, die als Verteiler agieren und Daten von Erdbeobachtungssatelliten aus dem niedrigen Erdorbit zu den Bodenstationen in Europa übertragen. Damit sind Bandbreiten von bis zu 1,8 Gigabit möglich. Für die „Intersatellite Links“, der Datenverbindung zwischen den Satelliten, nutzt das GSOC eine eigene Software.

„Besonders stolz sind wir auf die Entwicklung eines vollautomatisierten Systems, welches die geplanten Links annimmt, verarbeitet, optimiert und überwacht. Dadurch ist unsere Schicht in der Lage, pro Relay-Satellit bis zu 100 Verbindungen aufzubauen und parallel dazu Wartungen und gegebenenfalls Fehleranalysen durchzuführen“, erklärt Prof. Felix Huber, Direktor des DLR-Raumflugbetriebs und Astronautentraining. So wurden mit dem 2016 gestarteten Verteilerknoten ERDS-A bereits mehr als 23.000 Intersatellite-Links mit einer Verfügbarkeit von mehr als 99,8 Prozent realisiert.

Datenlinks, Antennen und Bahnmanöver
Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum betreut das sogenannte „Bodensegment“. So betreiben die Oberpfaffenhofener das Satellitenkontrollzentrum für EDRS-C sowie die Nutzlasten für EDRS-C und -A. Die Nutzlast an Bord der Satelliten besteht aus den Laserkommunikationsterminals (LCTS) zum Empfang der Daten sowie Ka-Band Antennen zum Weiterleiten der Daten an die Empfangsantennen am Boden. Insgesamt umfasst das Empfangsnetzwerk vier Antennen, die vom GSOC beschafft und ferngesteuert betrieben werden: Die beiden EDRS-Hauptantennen befinden sich auf der DLR-Bodenstation in Weilheim, ergänzt durch je eine Antenne in Redu, Belgien und Harwell, England.

So haben die Betriebsspezialisten in den letzten Wochen und Monaten das Bodensystem eingerichtet, getestet und den Missionsbetrieb in verschiedenen Simulationen trainiert. In den nächsten Tagen wird das GSOC nun den neuen ERDS-C-Satelliten in Betrieb nehmen, gemeinsam mit einem Team aus Ingenieuren des Satellitenhersteller OHB System in Bremen, des Hauptauftragnehmers Airbus DS und ESA-Mitarbeitern als einer der Hauptkunden des Projekts.

„Nach dem Start der Ariane-5-Rakete und dem Aussetzen des Satelliten in einer GEO-Transferbahn gilt es zunächst, eine stabile Verbindung mit dem Satelliten zu bekommen. Dies ist am Anfang die größte Herausforderung, um einen sicheren Satellitenbetriebs zu etablieren“, erklärt EDRS-Projektleiter Ralf Faller am GSOC. Nach dem ersten Kontakt und folgt eine intensive Testphase. Über mehrere Wochen führt das 12-köpfige Team im Kontrollraum auch verschiedene Bahnkorrekturmanöver durch, damit der Satellit seine finale Position im Orbit erreicht und seinen Dienst aufnehmen kann.

15 Jahre lang wird das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum in Oberpfaffenhofen den Satellitenbetrieb und den Datenrelais-Service bereitstellen. Auch den weiteren Aufbau der EDRS-Infrastruktur unterstützt das GSOC und wird die Datenautobahn für die eigenen Erdbeobachtungssatelliten nutzen.

EDRS-Bodensegment
Das „European Data Relay Satellite System“ EDRS wird im Rahmen einer öffentlich-privaten Partnerschaft zwischen der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der Firma Airbus Defence and Space betrieben. In den Aufbau des gesamten EDRS-Bodensegments und die Vorbereitungen des Betriebs investierte das DLR aus Forschungsmitteln 8,7 Millionen Euro. Das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie stellte 7,5 Millionen Euro zur Verfügung.

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Der Beitrag DLR: Startvorbereitungen für EDRS-C am GSOC erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Das Europäische Datenrelais-Satellitensystem EDRS, auch bekannt als „Datenautobahn im All“, setzt einen neuen Standard in der Echtzeit-Datenübertragung: Die innovativen Laserknoten können Datenvolumen von bis zu 1,8 Gigabit pro Sekunde mit minimalem Zeitverzug auf die Erde transportieren. Der erste Kommunikationsknoten des Programms, EDRS-A, ist am 29. Januar 2016 gestartet und bietet seine Relais-Dienste schon für die Datenweitergabe von vier Sentinel-Satelliten des EU-Erdbeobachtungsprogramms Copernicus an. Der Vorteil: Die Erdbeobachtungsatelliten können mit dem Relais-Satelliten deutlich mehr Daten deutlich schneller zur Erde und damit auch zu den Endnutzern liefern (siehe Infokasten). Der erste eigene Satellit für EDRS – EDRS-C – wurde in Deutschland entworfen, gebaut und getestet. Er wurde in den vergangenen elf Monaten final auf Herz und Nieren geprüft und tritt voraussichtlich im Juni 2019 seine Reise zum Europäischen Raumflugzentrum der ESA nach Kourou an, von wo er am 24. Juli 2019 an Bord einer Ariane-5-Trägerrakete in den geostationären Orbit aufbrechen soll.

EDRS ist eine Private-Public-Partnership der europäischen Raumfahrtagentur ESA und des industriellen Hauptauftragnehmers Airbus. Mit einer Beteiligung von rund 235 Mio. Euro (61 Prozent) trägt Deutschland den Hauptanteil im entsprechenden ESA-Programm. Das Raumfahrtmanagement im DLR steuert im Auftrag der Bundesregierung mit Mitteln des BMWi diese Beiträge.

EDRS-C – ein deutsches Produkt…
Der EDRS-C-Satellit gilt als ein Meilenstein in dem Programm: Er folgt einem ersten experimentellen Laser-Kommunikationsterminal, gestartet 2013 auf dem europäischen Telekommunikationssatelliten Alphasat, sowie dem operationellen Kommunikationsknoten EDRS-A. „Mit EDRS-C soll das Netzwerk seinen ersten eigenen Satelliten erhalten. EDRS-C ist vollgespickt mit deutscher Hochtechnologie und folgt der Strategie, in Deutschland einen Systemanbieter für Telekom-Satelliten zu etablieren. Das deutsche Engagement unterstützt somit die Systemkompetenz für Telekommunikationssatelliten und -Nutzlasten und sichert uns den technologischen Vorsprung im Bereich der optischen Kommunikation“, betont Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstand für das Raumfahrtmanagement.

Zu EDRS-C haben praktisch alle großen deutschen Raumfahrtstandorte beigetragen. Es ist der zweite Telekommunikationssatellit der Bremer OHB System AG und er erweitert die SmallGEO-Produktlinie relativ leichter geostationäre Satelliten um eine rein chemisch angetriebene Variante. Das Herzstück des Satelliten bildet das Laser-Terminal: Die Backnanger Firma Tesat steuert dabei nicht nur die Technologie bei, sondern hat die Gesamtverantwortung für die EDRS-Kommunikationsnutzlast. Diese umfasst auch Wanderfeldröhren von Thales Ulm, dem europäischen Standort für Radiofrequenz-Verstärkerelemente.

Wichtige Subsysteme und Komponenten der Satellitenplattform kommen ebenfalls von Zulieferern aus Deutschland. So stammt das chemische Antriebssystem von der Ariane Group in Lampoldshausen. Strukturelemente des Satelliten und Drucktanks wurden von der Firma MT Aerospace in Augsburg beigesteuert. Mit dem Sternsensor von Jena Optronik und den Drallrädern von Collins Aerospace aus Heidelberg wurden zudem zentrale Elemente der Lagesensorik und -Regelung in Deutschland gefertigt.

Die umfangreichen Satellitentests vor dem Start wurden bei der IABG und Airbus in Ottobrunn durchgeführt. Airbus betreibt bereits EDRS-A und wird nach dem Start von EDRS-C auch für diesen Satelliten die Missionskontrolle übernehmen. Mit Unterstützung des DLR und der ESA ist Airbus damit in der Lage, einen weltweit einzigartigen Dienst anzubieten. Die Steuerung der Nutzlasten sowie die Kontrolle des EDRS-C-Satelliten hat das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum des DLR in Oberpfaffenhofen im Auftrag von Airbus übernommen. In den Aufbau des gesamten EDRS-Bodensegments und die Vorbereitungen des Betriebs investierte das DLR aus Forschungsmitteln 8,7 Millionen Euro. Das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie stellte 7,5 Millionen Euro zur Verfügung.

… und ein europäisches Projekt
Trotz der großen deutschen Anteile ist EDRS ein europäisches Projekt, an dem sich 14 ESA-Mitgliedsstaaten beteiligen. Mit „Copernicus“ hat EDRS einen wichtigen Ankerkunden in Europa. Zudem benötigt die optische Kommunikationsnutzlast auf EDRS-C nicht alle Ressourcen, der Satellit beherbergt auch eine Nutzlast des britischen Satellitenbetreibers Avanti. Nach einem Aufruf der ESA während der Designphase des Satelliten hatten sich mehrere Interessenten gemeldet. Avanti mit der kommerziellen Nutzlast „HYLAS 3“ hat dabei den Zuschlag erhalten und trägt somit auch anteilige Plattform- und Startkosten.

So funktioniert EDRS
Das Prinzip der europäischen „Datenautobahn im All“ lässt sich gut anhand des Zusammenspiels der Sentinel-Satelliten des europäischen Erdbeobachtungsprogramms Copernicus und EDRS verdeutlichen. Ohne EDRS können die in einem niedrigeren Orbit kreisenden Erdbeobachtungssatelliten ihre Daten nur dann direkt zur Erde senden, wenn sie gerade über eine Bodenstation fliegen. Das ist innerhalb ihrer Umlaufzeit von eineinhalb Stunden für nur etwa zehn Minuten der Fall. Im Gegensatz dazu bleiben die EDRS-Kommunikationsknoten deutlich länger für die Sentinel-Satelliten sichtbar, nämlich während der Hälfte ihrer Umlaufzeit, das heißt zirka 45 Minuten lang. Daten können mit EDRS also über einen deutlich längeren Zeitraum gesendet werden. Die Daten werden dabei auch direkt nach Europa gesendet, sodass man nicht auf Bodenstationen außerhalb Europas angewiesen ist. Die Sentinel-Satelliten nutzen diesen Dienst täglich, und bislang wurden mit 20.000 solcher Satellitenverbindungen bereits deutlich mehr als 1 Petabyte an Daten übertragen.

Der Beitrag EDRS-C bereit für Transport nach Kourou erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: OHB SE.

Bremen / Ottobrunn, 13. November 2018. Die OHB System AG, ein Tochterunternehmen des Bremer Raumfahrt- und Technologiekonzerns OHB SE, ist Hauptauftragnehmerin für Entwicklung und Bau des Satelliten EDRS-C. Bei EDRS-C handelt es sich um den zweiten Knotenpunkt des European Data Relay Systems (EDRS), auch SpaceDataHighway genannt, einer zwischen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und Airbus gegründeten öffentlich-privaten Partnerschaft. Der Telekommunikationssatellit wird derzeit im Raumfahrttestzentrum der IABG einer mehrmonatigen Testkampagne unterzogen, mit der er sich für den Raumflug qualifizieren muss. Den Schalltest hat der SmallGeo-Satellit am 6. November 2018 erfolgreich abgeschlossen.

Mit diesen akustischen Tests wurde an zwei Tagen geprüft, ob der Satellit den Belastungen, die während des Raketenstarts und der Reise in den Weltraum auftreten, standhalten kann. Hier handelt es sich um Schallwellen, die beim Start vom Triebwerk und durch aerodynamische Lasten erzeugt werden und auf den Satelliten einwirken.

Kann der Satellit den akustischen Lasten beim Ritt ins All standhalten?

Der knapp vier Meter hohe EDRS-C wurde für diese Testreihe in das 14 Meter hohe Schall-Labor des Raumfahrttestzentrums der IABG in Ottobrunn gebracht. Aus einer Wand führen drei unterschiedlich große Schalltrichter; bei der Testdurchführung tritt hier der exakt regelbare Schallpegel aus. Der Satellit ist genau so konfiguriert, wie er für den Raketenstart auf der Trägerrakete untergebracht werden wird. Er ruht auf seinem Adapter, mit dem er später auf der Rakete verankert wird. Den Satelliten umgeben mehrere Mikrofone. Für den akustischen Test wurden rund vierhundert Beschleunigungssensoren am Satelliten angebracht – entsprechend viele Kabel führen zu Datenaufzeichnungsgeräten. Die Schallverteilung wird in Frequenzbändern vorgegeben und reicht von 30 Hz bis 10 kHz. Mit Druckluft, es handelt sich um gereinigte atmosphärische Luft in entsprechender Reinraum-Qualität, kann ein maximaler Schalldruck von 156 dBA hergestellt werden. Reist ein Satellit beispielsweise in der oberen Position der europäischen Ariane 5 Rakete in den Weltraum, muss die Anlage beim Schalltest um die 143 dBA produzieren, um die Lasten zu simulieren. Beim Akustik-Test im 8 x 8 Meter großen Schall-Labor treffen den Satelliten die Lasten von allen Seiten, denn das „aus einem Stück“ Beton gegossene Schall-Labor wird mit einem 140 Tonnen schweren Schiebetor und einer weiteren Schallschutztür dicht gemacht, so dass der Schall von den Wänden immer wieder zurück geworfen wird.

Spannung während der Schalltests

Natürlich ist es jedes Mal spannend, wenn sich die beiden hohen Tore nacheinander langsam in Bewegung setzen und schließen, danach die Druckluft hörbar einströmt und schließlich das Startkommando gerufen wird. Während der Tests verfolgen die Teams von IABG und OHB gemeinsam an Monitoren, wie es um den Probanden steht. Zwei Kameras übertragen Live-Bilder vom Satelliten im Inneren der Kammer: nur seine „Iso-Folie“, die MLI (multi layer insulation), bewegt sich ganz leicht im Luftdruck. Auf anderen Bildschirmen laufen Unmengen verschiedener Daten in unterschiedlichen Darstellungen. Nach dem Test übergibt die IABG die generierten Daten der Sensoren an die „Analysten“ von OHB – jetzt hat die Stunde der Struktur-Ingenieure geschlagen, die anhand der übereinander gelegten Kurven Anomalien ableiten könnten, sollte es welche geben. Erfreulicherweise konnten sie rasch „grünes Licht“ geben, und der Satellit kann seine Reise durch verschiedene Testkammern und -hallen im rund 4.000 Quadratmeter großen Reinraumbereich des Testzentrums fortsetzen, denn sein Testprogramm ist noch nicht beendet.

„EDRS-C hat jetzt auch unter Beweis gestellt, dass er die Vibrations- und Akustiklasten, die beim Raketenstart und in der Phase bis zum Erreichen der Erdumlaufbahn auftreten, unbeschadet aushalten kann“, freut sich Dr. Stefan Voegt, EDRS-C Projektleiter der OHB System AG. „Ich danke allen Beteiligten für die tolle Teamarbeit. Unter Verwendung großer Helium-Ballons bzw. Schienensysteme werden wir demnächst demonstrieren, dass sich die Solarpanels und die Antennen in der Schwerelosigkeit ordnungsgemäß ausfahren lassen. Außerdem werden wir noch den Nachweis bringen, dass die Nutzlasten ihre Performance erreichen und dass die Antennen wie geplant abstrahlen“.

Ticket ins All für 2019 gelöst

Der EDRS-C Satellit bleibt noch bis etwa April 2019 im Testhaus. Rund fünf Wochen vor dem geplanten Starttermin im zweiten Quartal 2019 beginnt der Transport zum Startplatz Kourou in Französisch Guyana. Eine Ariane 5 Rakete wird den EDRS-C in den Weltraum transportieren. Die OHB System AG entwickelte und fertigte den Satelliten im Auftrag von Airbus. EDRS-C basiert auf der von OHB im Rahmen des ARTES-Programms der ESA (Advanced Research in Telecommunications Systems) entwickelten SmallGEO-Plattform.

Der auf modernster Lasertechnologie basierte SpaceDataHighway ist die weltweit erste „Glasfaser am Himmel“. Gebildet wird er durch ein einzigartiges System von Satelliten, die durch ein Netz von Bodenstationen dauerhaft miteinander verbunden sind. Dabei befindet sich der erste – EDRS-A – bereits im Weltraum und deckt ein Gebiet ab, das von der amerikanischen Ostküste bis Indien reicht. Täglich können Daten mit einem Volumen von bis zu 40 Terabyte übertragen werden, die von Beobachtungssatelliten, UAVs und bemannten Flugzeugen mit einer Geschwindigkeit von 1,8 Gbit/s erfasst werden.

Informationen zum European Data Relais System finden Sie auf der Website der ESA:
EDRS

Information zum SpaceDataHighway finden Sie auf der Website von Airbus:
SpaceDataHighway

Informationen zur SmallGEO-Plattform finden Sie auf der Website der OHB SE:  SmallGEO: Europas neue geostationäre Satellitenplattform „Made in Germany“

Der Beitrag Satellit EDRS-C überzeugt im Schalltest erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Airbus Defence and Space, Arianespace, CNES, DLR, ESA, Tesat, Thales Alenia Space, ZARM.

Beim ersten Sojus-Start von Kourou im Jahr 2016 gelangte neben Sentinel 1B für Copernicus außerdem der französische Äquivalenzprinzip-Testsatellit MicroSCOPE (MICRO-Satellite à traînée Compensée pour l’Observation du Principe d’Equivalence) mit einer Startmasse von 303 Kilogramm und drei von Studenten gebaute Kleinstsatelliten, sogenannte Cubesats, in den Weltraum (Startmasse zusammen drei Kilogramm).

Dem Versuchsbetrieb von Kommunikationssubsystemen dient OUFTI 1 von der Universität Lüttich (ULg) in Belgien. Mit e-st@r-II vom Polytechnikum Turin (Politecnico di Torino, POLITO) in Italien will man den Einsatz eines Lagekontrollsystems demonstrieren, das mit Messungen des Erdmagnetfelds arbeitet. Bei AAUSAT 4 von der Universität Aalborg (AAU) in Dänemark handelt es sich um einen Satelliten zur Identifizierung von Seefahrzeugen.

Die Hauptnutzlast, Sentinel 1B, wird zusammen mit dem am 3. April 2014 gestarteten Satelliten Sentinel 1A eine Komponente des europäischen Umweltsatellitensystems Coperniucs bilden, die zur tageslichtunabhängigen Erdbeobachtung gedacht ist.

Copernicus widmet sich der Umweltbeobachtung und wird von der Europäischen Kommission (European Commission, EC) koordiniert. Die Europäische Raumfahrtagentur (European Space Agency, ESA) kümmert sich um Schaffung und Betrieb des Weltraumsegments von Copernicus. Das Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) finanziert mit Mitteln der Bundesregierung den deutschen Anteil an Copernicus.

Der Komponente Sentinel 1 ist ein breites Aufgabenspektrum in den Bereichen Umwelt, Verkehr, Wirtschaft und Sicherheit zugedacht. Die beiden Satelliten der Serie sind unter anderem besonders gut für eine Unterstützung bei Naturkatastrophen wie Überschwemmungen und Erdbeben geeignet. Um ihren Anforderungen gerecht werden zu können, erhielten die beiden vom französisch-italienische Luft- und Raumfahrtkonzern Thales Alenia Space (TAS) gebauten Raumfahrzeuge jeweils eine Radaranlage mit synthetischer Apertur (Synthetic Aperture Radar, SAR).

Sentinel 1A (Startmasse laut Arianespace 2.157 kg) und 1B (Startmasse laut Arianespace 2.164 kg) basieren auf dem Satellitenbus Prima, den TAS im Auftrag der Italienischen Raumfahrtagentur (Agenzia Spaziale Italiana, ASI) entwickelt hatte und Basis für die vier italienischen Radarsatelliten der COSMO-SkyMed-Konstellation wurde.

Die im C-Band einzusetzenden SAR-Antennen mit einer Masse von jeweils rund 800 Kilogramm an Bord der dreiachsstabilisierten Satelliten wurden bei Airbus Space in Friedrichshafen gefertigt. Sende-, Empfangs- und Steuerungselektronik für die Radaranlagen steuerte TAS selbst bei. 12,30 auf 0,90 Meter misst eine SAR-Antenne. Zusammengesetzt sind die Antennen aus jeweils 560 Einzelantennen.

Nach Angaben von TAS bewegt sich die Bodenauflösung der Radarsatelliten bei der Erdbeobachtung aus einem Orbit in circa 686 Kilometern Flughöhe abhängig vom aktivierten Beobachtungsmodus im Bereich zwischen 5 und 25 Metern.

Vier verschiedene Beobachtungsmodi stehen zur Verfügung. Der Modus mit der höchsten Leistung kann allerdings nicht kontinuierlich gefahren werden. Aus thermischen Gründen ist ein Zurückschalten nach etwa 25 Minuten erforderlich, ohne dass der Beobachtungsbetrieb unterbrochen werden muss.

Dank der Radaranlagen können die Satelliten ihre Beobachtungsaufgaben wetter- und lichtunabhängig und 24 Stunden pro Tag erbringen. Die ausgesandte Strahlung kann die Vegetation durchdringen und den Erdboden erreichen, was es ermöglicht, Bewegungen der Oberfläche vom Zentimeter- bis hinunter in den Millimeterbereich zu registrieren.

Veränderungen der Umwelt können also millimetergenau verfolgt werden. Beispielweise ist es möglich, die Entwicklung der Landnutzung, die Veränderung der Regenwälder und den Rückgang von Gletschereis über längere Zeiträume zu beobachten und zu dokumentieren.

Dr. Helmut Staudenrausch vom DLR Raumfahrtmanagement erklärte anlässlich des Starts, dass die Genauigkeit der von den Satelliten gesammelten Daten problemlos ausreicht, um damit hochgenaue Eiskarten zu erstellen. In diesen Karten sind zum Beispiel die Positionen von Eisbergen festgehalten. Die Karten ermöglichen Vorhersagen der Entwicklung der Eisbedeckung von und sichere Schiffspassagen durch die Gewässer in den Polarregionen.

Sentinel 1A und Sentinel 1B sollen die Erde künftig auf polarem, sonnensynchronen, 98,2 Grad gegen den Erdäquator geneigten Orbit um 180 Grad „zeitversetzt“ umkreisen. Das ermöglicht eine Wiederholrate von sechs Tagen, was bedeutet, dass die selbe Stelle der Erdoberfläche alle sechs Tage von einem der beiden Satelliten überflogen wird und dabei aus dem All abgetastet werden kann.

Neben der Möglichkeit, erfasste Daten per Funk an eine geeignete Bodenstation zu übertragen, steht den Sentinel-1-Satelliten auch die Möglichkeit zur Verfügung, die Daten via Laserlicht an geeignete Relaissatelliten des europäischen Datenrelaissatellitensystems (European Data Relay Satellite System, EDRS) zu übertragen, welche die Daten anschließend im K_a-Band (27 bis 40 GHz) an ins Copernicus-Netz integrierte Bodenstationen funken können.

Zur Laserkommunikation sind die Satelliten mit Laserkommunikationsterminals (Laser Communications Terminals, LCTs) von der Firma Tesat Spacecom GmbH aus Backnang ausgerüstet. Die Kommunikation selbst erfolgt mit phasenmoduliertem Laserlicht bei einer Wellenlänge von 1.064 Nanometern.

Beide Sentinel-1-Satelliten wurden auf eine Regeleinsatzdauer von jeweils sieben Jahren hin ausgelegt. Die Treibstoffmenge, mit der die Satelliten betankt wurde, ermöglicht einen Einsatz von bis zu zwölf Jahren pro Satellit, soweit nicht Treibstoff für unvorhergesehene Manöver eingesetzt werden muss.

Eine unter der Ägide von Arianespace betriebene Rakete vom Typ Sojus 2.1a vom ZSKB Progress bzw. RKZ Progress aus Russland war es, die um 23:02 Uhr MESZ (exakt 6:02 und 13 Sekunden Ortszeit) am 25. April 2016 vom Startzentrum in Kourou in Französisch-Guayana mit den Satelliten unter der Verkleidung an der Spitze abhob.

Der Start erfolgte nach zwei wetterbedingten Aufschüben und einem weiteren Tag Verzögerung, der zum Austausch einer Intertialsensoreinheit der Trägerrakete erforderlich war. Sämtliche Stufen der Rakete arbeiteten wie vorgesehen. Rund 23 Minuten nach dem Start setzte die russische, von Lawotschkin gebaute Raketenoberstufe vom Typ Fregat Sentinel 1B gegen 23:26 Uhr MESZ im All aus.

Der Erdbeobachtungssatellit durchlief in der Folge eine rund zehn Stunden dauernde Sequenz, auf deren Programm unter anderem das Entfalten der beiden Solarzellenausleger und der Radarantenne stand. Am 27. April 2016 teilte die ESA mit, dass die beiden jeweils rund zehn Meter langen Solarzellenausleger mit ihren jeweils fünf Elementen und die ebenfalls aus fünf Elementen bestehende Radarantenne nach Kommandos aus dem Kontrollzentrum in Deutschland erfolgreich entfaltet wurden. Vom Europäischen Satellitenkontrollzentrums der ESA (ESOC) in Darmstadt aus wird die sogenannte Launch and Early Orbit Phase (LEOP) für Sentinel 1B betreut und abgewickelt.

Erste Signale von Sentinel 1B im X-Band hat die italienische Bodenstation Matera, ein Bestandteil des Copernicus-Netzwerks für Empfang und Transport der Daten der Sentinel-1-Radaranlagen, bereits empfangen.

Die Oberstufe absolvierte nach dem Aussetzen von Sentinel 1B eine auf eine Stunde und 36 Minuten angesetzte Freiflugphase, der eine 12 Sekunden lange Brennphase folgte. Nach deren Beendigung wurden die Kleinstsatelliten auf einer um rund 200 Kilometer abgesenkten Bahn zwei Stunden und 48 Minuten nach dem Abheben gegen 1:50 Uhr MESZ am 26. April 2016 ausgesetzt.

Vor der Abtrennung von MicroSCOPE standen weitere Brenn- und Freiflugphasen der Oberstufe – die Bahn musste wieder um rund 200 Kilometer angehoben werden. Der ersten, laut Plan 42 Minuten und 6 Sekunden langen Freiflugphase folgte ein auf 12 Sekunden angesetzter Triebwerkseinsatz. Der zweiten Freiflugphase von 24 Minuten hatte sich eine 16 Sekunden lange Brennphase anzuschließen.

Etwas über vier Stunden nach dem Abheben war dann auch für MicroSCOPE gegen 3:03 Uhr MESZ am 26. April 2016 der Zeitpunkt für den Beginn seines Soloflugs gekommen. Die Entfaltung der Solarzellenausleger des Forschungssatelliten erfolgte kurz nach dem Aussetzen des Satelliten. Die insgesamt fünfte Brennphase der Fregat-Oberstufe mit einer Dauer von 29 Sekunden war anschließend dazu gedacht, für einen Wiedereintritt der Oberstufe über dem Atlantik zu sorgen.

MicroSCOPE enstand bei der CNES mit Unterstützung der ESA sowie den Partnern CNRS, DLR, INSU, OCA, ONERA und ZARM. Der Satellit soll mindestens zwei Jahre auf seinem sonnensynchronen, 98,2 Grad gegen den Erdäquator geneigten Orbit eingesetzt werden. Eine Missionsverlängerung für den in rund 711 Kilometern Höhe um die Erde kreisenden Satelliten um ein Jahr ist angedacht.

Zentrale Aufgabe von MicroSCOPE ist es, das Äquivalenzprinzip als Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie (ART) im Vakuum und bei Schwerelosigkeit zu überprüfen. Dabei gilt es zu ermitteln, wie sich exakt positionierte zylinderförmige Testmassen aus unterschiedlichen Materialien und aus gleichem Material im freien Fall verhalten. Eine der Testmassensätze besitzt Elemente aus Titan und aus einer Legierung aus Platin und Rhodium. Der andere Satz beinhaltet nur Massen aus Platin und dient als Kontrollreferenz. Erwartet wird, dass alle diese Massen die gleiche Beschleunigung beim freien Fall im Vakuum erfahren.

Neueren Theorien – zum Beispiel aus dem Bereich der Superstrings – zufolge könnten elektromagnetische und atomare Interaktionen in extrem niederschwelligem Bereich zu einer Abweichung von dem Äquivalenzprinzip entsprechenden Verhalten träger und schwerer Masse führen. (Schwere Masse ist eine solche mit einem Gewicht, träge Masse ist eine, die einer Beschleunigung einen Widerstand entgegensetzt).

Deshalb will man die Relativbewegung der beiden Testmassen über Monate mit hoher Genauigkeit beobachten. Sollte sich herausstellen, dass für die exakte Positionierung einer der Testmassen eine abweichende Kraft benötigt wird, wäre das Äquivalenzprinzip vermutlich verletzt. Bei den Messungen kommen elektrostatische Differential-Beschleunigungsmesser zum Einsatz.

Die bei dem Experiment erwartete Genauigkeit ist um zwei Größenordnungen besser als bei Experimenten am Erdboden erreichbar. Trotzdem erwartet Professor Dr. Hansjörg Dittus, DLR-Vorstand für Raumfahrtforschung und -technologie und als Wissenschaftler beteiligt, nicht, dass man eine Abweichung vom Äquivalenzprinzip detektieren wird, da die erreichbare Genauigkeit dafür vermutlich noch nicht ausreicht. Für den Ausschluss verschiedener Quantengravitationstheorien könnte MicrosCOPE aber ein Schlüsselexperiment werden, meint Professor Dr. Claus Lämmerzahl vom ZARM (Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation).

Sentinel 1B ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 41.456 und als COSPAR-Objekt 2016-25A. MicroSCOPE ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 41.457 und als COSPAR-Objekt 2016-25B. Die mitgeflogenen drei Kleinstsatelliten dürften Katalogbezeichnungen von 41.458 bis 41.460 bzw. 2016-025C bis 2016-025E erhalten.

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• Sentinel 1B auf Sojus-2.1a/Fregat VS14
• MicroSCOPE

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Ein Beitrag von Roland Rischer. Quelle: ESA, Thales Alenia, Arianespace, Airbus Space.

Der Start des Radarsatelliten Sentinel 1A auf Sojus VS07 am 03. April 2014 um 23:02 Uhr MESZ (18:02 Ortszeit Kourou) vom Startkomplex in Sinnamary/Kourou in Französisch-Guyana verlief erfolgreich. Die drei Sojus-Stufen und die nach knapp zehn Minuten gezündete Fregat-Oberstufe (vierte Stufe) arbeiteten zuverlässig. Nach rund siebenjähriger Entwicklungszeit erreichte Sentinel 1A eine knappe halbe Stunde nach dem Start wie geplant die vorläufige Erdumlaufbahn. Es folgt nun eine 72-stündige „Launch and Early Orbit Phase“ (LEOP). In ihr werden die Bordsysteme hochgefahren und ersten Tests unterworfen. In der LEOP werden auch die beiden zehn Meter langen Solarzellenflügel und die charakteristische Radarantenne ausgeklappt (ESA-Video hier). Beide Vorgänge dauern mehrere Stunden. Nach der LEOP-Phase folgt die dreimonatige Kommissionierungsphase, während der die wissenschaftlichen Instrumente kalibriert werden.

Sentinel 1A wiegt 2,2 Tonnen und wird die Erde in 693 Kilometern auf einem sonnensynchronen Orbit, das heißt mit einem Inklinationswinkel von 98,18 Grad, umkreisen. Das Radar vom Typ SAR (Synthetic Aperture Radar) erlaubt eine wetterunabhängige 24-Stunden-Überwachung, deckt beim Überflug einen Streifen von bis zu 400 Kilometern Breite ab und kann Fünf-Meter-Objekte auflösen. Bilddaten können bei Bedarf, etwa im Katastrophenfall, innerhalb von 60 Minuten geliefert werden. Allerdings – was gut für die Auflösung ist, ist schlecht für die Wiederholungsfrequenz. Der relativ schmale Aufnahmestreifen bedingt vergleichsweise lange Abstände beim Überflug gleicher Orte. Erst wenn in weiteren 18 Monaten der Schwestersatellit Sentinel 1B im Orbit positioniert ist, wird jeder Punkt im Sechs-Tage-Rhythmus erfasst. Der baugleiche Sentinel 1B wird die Erde um 180 Grad versetzt umkreisen.

Laut Airbus Defence and Space in Friedrichshafen (vormals Astrium) sind beim SAR vier verschiedene Beobachtungsmodi möglich. Die 12,30 x 0,90 Meter große Hauptantenne setzt sich aus 560 miteinander gekoppelten Einzelantennen zusammen und arbeitet im C-Band mit einer Wellenlänge von sechs Zentimetern. Nach ESA-Angaben können damit durch die Vegetation hindurch Veränderungen der Oberfläche – speziell Bewegungen – im Zentimeter- und sogar im Millimeterbereich wahrgenommen werden. In der höchsten Leistungsstufe müsse es jedoch nach jeweils 25 Minuten abgekühlt werden. In dieser Phase könnten aber weiterhin Bilder mit geringerer Auflösung erstellt werden.

Die Datenausbeute des Satelliten stellt natürlich auch die Datenübertragung zur und Vorverarbeitung auf der Erde vor Herausforderungen. Neben Funkübertragung arbeitet Sentinel 1A auch mit einem Laser-Kommunikationsterminal von Tesat (Backnang) zur Datenübertragung über das European Data Relay Satellite System (EDRS) der ESA, wenn kein direkter Kontakt von Sentinel zu einer Bodenstation möglich ist. Konkret wird ein Laserterminal an Bord des künftigen Eutelsat-9B die Daten von Sentinel empfangen. Der ab 2015 geostationär positionierte Kommunikationssatellit wird unter anderem als EDRS-Datensatellit dienen und sendet die Daten sodann im Ka-Band (27 bis 40 GHz) zur Erde. Bis dahin wird die Technik über ein Laserterminal an Bord des am 25. Juli 2013 gestarteten Telekommunikationssatelliten Alphasat erprobt.

Allein Sentinel 1A wird, so die ESA, täglich bis zu 3 Terabyte Daten zur Erde senden. Zum Vergleich, bei Envisat war es ein Zehntel davon. In den Bodenempfangsstationen angekommen, fließen die Daten in das von T-Systems konzipierte Copernicus-WAN (Wide Area Network), das im Kern aus zwei redundanten Glasfaserleitungen mit einer Übertragungskapazität von je zehn Gigabit Daten pro Sekunde besteht. Nächste Station sind zwei „Processing and Archiving Center“ (PAC), eines beim Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum des DLR in Oberpfaffenhofen und das andere bei der Firma Infoterra in Großbritannien. Dort werden die Daten archiviert, für die Endabnehmer thematisch aufbereitet und an diese auf den Weg gebracht.

Sentinel-1A und -1B sollen mindestens sieben Jahre arbeiten. Der mitgeführte Treibstoff erlaubt laut ESA eine Verlängerung der Missionsdauer um bis zu fünf Jahre.

Sentinel 1A ist Teil des Copernicus-Programms, ein Gemeinschaftsvorhaben der Europäischen Kommission und der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Es wurde 1998 unter dem Namen „Global Monitoring for Environment and Security“ (GMES) gestartet. Mit ihm werden umfassender als bisher Fernerkundungsdaten der Erde erfasst und ausgewertet. Neben mehreren Satelliten sind auch Vor-Ort-Messstationen auf der Erde eingebunden. Die Satelliten beziehungsweise Instrumente im Einzelnen:

• Sentinel-1A und -1B ist die – oben beschriebene – bildgebende Radarsatellitenmission.
• Sentinel-2A und -2B wiegen je 1,1 Tonnen und erfassen aus 780 Kilometern Höhe u.a. die Vegetationsentwicklung vom sichtbaren bis zum Infrarotbereich. Bildsensor und Optik erlauben eine Auflösung von bis zu zehn Metern bei einer Streifenbreite von 290 Kilometern. Ein Überflug erfolgt alle fünf Tage durch einen der beiden Satelliten. Die Missionsdauer beträgt sieben Jahre plus Option auf weitere fünf Jahre.
• Sentinel-3A und -3B umlaufen die Erde sonnensynchron in rund 800 Kilometern Höhe und beobachten Land-, Eis- und hauptsächlich Ozeanflächen. Zum wissenschaftlichen Instrumentarium zählen ein hochpräziser Radar-Höhenmesser und ein Radiometer zur Messung von Oberflächentemperaturen auf 0,3 Grad Celsius genau. Zusätzlich wird jeder Punkt der Erdoberfläche alle zwei Tage optisch erfasst. Der Beobachtungsstreifen des über 21 Spektralkanäle verfügenden Aufnahmegeräts ist 1.270 Kilometer breit.
• Sentinel 4 ist kein eigenständiger Satellit. Geplant sind zwei Spektrometer an Bord von geostationären Satelliten der dritten Meteosat-Generation (MTG-S) zur stündlichen Analyse der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre über Europa.
• Sentinel 5/5p sind ebenfalls lediglich Instrumente an Bord der in rund 830 Kilometern Höhe polarumlaufenden Wettersatelliten MetOp Second Generation (MSG). Die TROPOMI genannten Spektrometer messen laut ESA unter anderem die Konzentration von Stickstoffdioxid, Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid, Formaldehyd, Ozon und Aerosolen in der unteren Atmosphäre (Troposphäre).
• Mit Sentinel 6 oder JASON-CS (JASON Continuity of Services) kommt ein zusätzlicher Radar-Höhenmesser in eine Umlaufbahn, der zusammen mit den Sentinel-3-Altimetern eine exaktere Messung von Meeresspiegeländerungen erlaubt.

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• Sojus VS07 mit Sentinel 1A
• GMES (Global Monitoring for Environment and Security)

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