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

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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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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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Ein Beitrag von meiklampmann. Quelle: ESA.

Die von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) entwickelte Sonde wurde am 15. Juli nach Kourou (Französisch-Guayana) transportiert und wird zur Zeit für ihren Start mit einer Ariane-5 in der Nacht vom 28. auf den 29. August vorbereitet. Das Startfenster öffnet sich um 20.04 Uhr Ortszeit (01.04 Uhr am 29. August MESZ) und hat eine Dauer von nur 26 Minuten.

Die 367 kg schwere Sonde teilt sich den Ariane-Start V162 mit zwei kommerziellen Nutzlasten: den Nachrichtensatelliten Insat 3E der Indischen Weltraumforschungsorganisation und e-Bird der Organisation Eutelsat. Als kleinstes Mitglied dieses Trios wird SMART-1 – in einen zylindrischen Adapter verpackt – den untersten Platz im Nutzlastbereich der Rakete einnehmen und daher auch zuletzt ausgesetzt.  

Eine Ariane-Trägerrakete der Grundversion wird die drei Nutzlasten auf eine Übergangsbahn zum geostationären Orbit bringen, von der aus jede ihre Reise zu ihrer endgültigen Einsatzbahn antreten wird. SMART-1 wird ihr Ziel, den Mond, auf einer langgezogenen spiralförmigen Flugbahn ansteuern und mit Hilfe ihres Ionentriebwerks in etwa 16 Monaten erreichen.

Der Ionenantrieb dient der Beschleunigung der Sonde und der allmählichen Anhebung ihrer Flugbahn, bis sie in einer Höhe von 350 000 bis 400 000 km über der Erde in die Nähe des Mondes gelangt. Nach einer Reihe von Vorbeiflügen am Mond zur Nutzung seiner Gravitation jeweils Ende September, Oktober und November 2004 wird SMART-1 im Dezember 2004 vom Schwerefeld des Mondes erfaßt und beginnen, unter Einsatz ihres Triebwerks ihre Geschwindigkeit sowie die Höhe ihrer Mondumlaufbahn zu verringern. Erprobung neuartiger Technologien und Erforschung des Mondes
SMART-1 ist keine übliche Raumsonde. Als erste einer Reihe kleiner Missionen für fortschrittliche Technologieforschung („Small Missions for Advanced Research in Technology“) der ESA dient sie hauptsächlich der Erprobung und dem Nachweis innovativer Schlüsseltechnologien für künftige wissenschaftliche Missionen in den fernen Weltraum. Sobald sie ihr Ziel erreicht hat, wird sie jedoch auch eine beispiellose wissenschaftliche Untersuchung des Mondes durchführen. Mit einer Größe von nur einem Kubikmeter ist sie eine sehr kleine Sonde. Ihre Sonnenzellenausleger haben eine Spannweite von 14 m und liefern 1,9 kW Strom, wovon rund 75 % für den solarelektrischen Antrieb der Sonde genutzt werden.

In ihrer Rolle als „Beweisführerin für neue Technologien“ konzentriert sich SMART-1 hauptsächlich auf die Erprobung des solarelektrischen Antriebssystems. Bei diesem neuartigen System wird der über die Solarzellen gewonnene Strom zur Erzeugung eines Strahls geladener Teilchen genutzt, der die Sonde mit einem geringen aber kontinuierlichen Schub vorantreibt. Solche Triebwerke werden als Ionentriebwerke bezeichnet und von den Ingenieuren als äußerst bedeutsam für künftige Missionen in die Tiefen des Weltraums betrachtet. SMART-1 wird auch mehrere miniaturisierte Geräte sowie ein Navigationssystem erproben, das es Raumfahrzeugen in Zukunft ermöglichen soll, sich selbständig durch das Sonnensystem zu bewegen. Darüber hinaus wird neben einem neuen Kurzwellen-Kommunikationssystem eine Weltraumkommunikationstechnik getestet, bei der mittels eines Laserstrahls eine Verbindung zur Erde aufgebaut werden soll.

Sobald SMART-1 im Januar 2005 in eine polnahe Umlaufbahn um den Mond einschwenkt, wird sie auch als wissenschaftliche Plattform für die Erforschung des Mondes dienen. Die Sonde wird in den Kratern der Polregionen des Mondes nach Zeichen von Wassereis suchen, Daten zur Klärung des immer noch ungewissen Ursprungs des Mondes liefern und durch Kartierung der Topographie und der Verteilung von Mineralen und wichtigen chemischen Elementen auf der Oberfläche des Mondes seine Entwicklung nachzeichnen.

SMART-1 wird nach der im Juni gestarteten Mission Mars Express die zweite Planetenmission der ESA im Jahr 2003 sein.

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