Passwort vergessen?  |  Anmelden
 |  Passwort vergessen?  |  Anmelden
Suche

Samstag, 23. Februar 2019

Telekommunikation

Chamäleon im Weltall

Von Iestyn Hartbrich | 22. März 2018 | Ausgabe 12

Der Quantum-Satellit ist der erste, der sich von der Erde aus immer wieder konfigurieren lässt.

BU Satellit
Foto: Airbus DS

Eutelsat Quantum im Airbus-Reinraum im britischen Portsmouth.

Wenn Eutelsat Quantum im kommenden Jahr gestartet wird, wird er der flexibelste Satellit in den Erdorbits. Unter hunderten „Reptilien“ das erste Chamäleon. Die Chancen stehen nicht schlecht, dass Quantum das Geschäft der Satellitenindustrie nachhaltig verändert, weil vieles bei ihm anders ist als bei seinen Vorgängern.

Der geostationäre Orbit

In der Regel beträgt der Planungshorizont für einen Telekommunikationssatelliten heute 18 Jahre. Drei davon entfallen auf Entwicklung, Montage und Transport, die anderen 15 auf den Betrieb.

Während seiner Zeit im Orbit bestrahlt der Satellit immer die gleichen kreisförmigen Bereiche der Erdoberfläche – in der Satellitenbranche spricht man von Fußabdrücken – mit immer den gleichen Frequenzbändern. Auf diese Weise verdienen die Satellitenbetreiber seit Jahrzehnten ihr Geld.

Das Risiko, das diesem Geschäftsmodell anhaftet, wird schon seit einigen Jahren immer größer. Denn aus einer Reihe von Gründen lässt sich die Nachfrage kaum noch für 18 Jahre prognostizieren.

Immer mehr Daten werden „on demand“ abgerufen, neue Nachfrage entsteht in Gegenden mit hohem Bevölkerungswachstum und natürlich schießt auch die Konkurrenz laufend neue Satelliten ins All. „Es gibt Märkte, in denen sich die Nachfrage binnen eines Jahres ändern kann“, sagt Yohann Leroy, Technikvorstand beim französischen Satellitenbetreiber Eutelsat, der Nummer drei der Welt nach Umsatz. Das Ergebnis: Viele Satelliten senden jahrelang volley an der Nachfrage vorbei. Das ist das Horrorszenario der Satellitenbetreiber. Kaum oben, schon veraltet.

Die Raumfahrtsparte des Airbus-Konzerns hat nun für Eutelsat den Chamäleonsatelliten Quantum gebaut, der über eine eingebaute Sicherung gegen das Veralten verfügt. „Anders als Standardsatelliten kann Quantum seine Übertragungseigenschaften über die Lebensdauer ändern“, sagt der Airbus-Projektmanager Paul Gidney. „Wir können Teile unserer Bandbreite in Echtzeit Teilen unseres Fußabdrucks zuweisen.“

Zu den rekonfigurierbaren Eigenschaften zählen die Ausrichtung der Empfangs- und Sendeantennen, die Frequenzen, auf denen gesendet wird und die Leistung des Satelliten. Die Kunden des Satellitenbetreibers – Fernsehanstalten und Regierungen zum Beispiel – können in Zukunft die Frequenzen und Fußabdrücke des Satelliten autonom und in Echtzeit an ihre Bedarfe anpassen.

Anders als bei den meisten Satelliten, ist zudem die genaue Position im geostationären Orbit (GEO, s. Kasten) flexibel. Grundsätzlich lassen sich alle GEO-Satelliten über dem Äquator verschieben. Allerdings sind ihre Eigenschaften immer für eine bestimmte Position im Orbit maßgeschneidert. „Wenn wir diese Position ändern, können wir einen Teil der Hardware an Bord automatisch nicht mehr für die neue Mission nutzen“, sagt Eutelsat-CTO Yohann Leroy. „Die Schönheit rekonfigurierbarer Satelliten besteht darin, dass sie den Satelliten ortsunabhängig machen.“

Bedingung für diese Ortsunabhängigkeit ist die flexible Hardware des Quantum-Satelliten. Die Empfangsbereiche (engl. Uplink) und Sendebereiche (Downlink) lassen sich jeweils exakt formen. Im Uplink hat das den Vorteil, dass nur Signale empfangen werden, die auch empfangen werden sollen, und nicht etwa Störsignale. Anstelle eines einzelnen Reflektors verfügt Eutelsat Quantum deshalb über ein Array mit 100 Eingangskanälen auf der der Erde zugewandten Seite. Im Downlink verfügt der Satellit über 24 Kanäle pro Polarisierungsrichtung. Dadurch lassen sich die acht Fußabdrücke präzise auf die abzustrahlenden Gegenden der Erde einstellen. Entsprechend flexibel ist die Signalverarbeitung an Bord des Satelliten, die zwischen Up- und Downlink übersetzt. „Quantum hat nur sehr wenig Equipment an Bord, aber jede seiner Komponenten wird über die gesamte Lebensdauer genutzt“, sagt der Airbus-Projektmanager Paul Gidney.

Aus Sicht des Satellitenbetreibers Eutelsat reduziert die Rekonfigurierbarkeit das kommerzielle Risiko. Aber die Flexibilität der Komponenten hat noch einen weiteren Vorteil: Eutelsat spart Startgewicht ein. „Es ist die Rekonfigurierbarkeit, die Eutelsat Quantum leicht macht, weil wir nicht überdimensionieren müssen: Wir können jede Komponente an Bord effektiv nutzen“, sagt Technikvorstand Leroy. Geostationäre Satelliten wiegen häufig 6 t und mehr. Eutelsat Quantum wiegt hingegen nur 3,5 t, was einen Vorteil mit sich bringt: Er kann als kleinere Nutzlast einer Ariane-5-Trägerrakete in Doppelstartkonfiguration fliegen.

Steigt der Chamäleonanteil in der Reptilienwelt, setzt sich also das Konzept der Rekonfigurierbarkeit in der Satellitenkommunikation durch, könnte das eine schrittweise Abkehr von Satelliten bedeuten, die für eine Position im GEO optimiert werden und deshalb zwangsläufig Unikate sind. In der Sprache der Mode geht man dann nicht mehr zum Maßschneider. Man kauft von der Stange. „Wir glauben, dass sich die Satellitenindustrie immer mehr in Richtung Serienproduktion verschieben könnte – und damit weg von maßgeschneiderten Satelliten“, sagt Yohann Leroy.