LCRD: Satellit zur Laserstrahl-Kommunikation startet

Am 7. Dezember will die NASA einen neuen Satelliten als Technologiedemonstration ins All schicken. Mit dem LCRD-Satelliten soll die Kommunikation zwischen Weltall und Erde mittels unsichtbarer Laserstrahlen demonstriert werden. Mehr dazu:

Eine Illustration des Weltalls, bei der die Erde leuchtend im Hintergrund zu sehen ist. Der übrige Hintergrund ist schwarz. Im Vordergrund befindet sich der LCRD-Satellit der NASA, dessen Solarsegel am oberen Bildrand abgeschnitten ist. Die Internationalen Raumstation ISS kann man in klein am linken Bildrand erkennen. Sie steht neben der Erde und schickt einen Laserstrahl zum Satelliten. Dieser leitet den roten Laserstrahl zur Erde weiter.
Illustration der NASA-Demonstration eines Laser-Kommunikationsrelais, das über Laserverbindungen mit der Internationalen Raumstation kommuniziert. Bildrechte: Goddard Space Flight Center der NASA

Update 6. Dezember, 9.00 Uhr:
Das Verschieben nimmt kein Ende. Der Start soll nun am 7. Dezember erfolgen – selbe Zeit, selber Stream.

Update 5. Dezember 2021, 13.35 Uhr:
Der Start wurde erneut verschoben und soll nun am 6. Dezember ab 10.04 Uhr (MEZ) beginnen. Das Launch-Fenster schließt sich erneut um 12.04 Uhr. Der Start wird weiterhin auf YouTube übertragen (s.u.).

Update 4. Dezember 2021, 12.04 Uhr:
Der Start der Atlas C 551 Trägerrakete wurde auf den 5. Dezember verschoben. An Bord befindet sich auch die Technlogiedemonstration LCRD. Das Startfenster für den Launch öffnet sich um 10.04 Uhr (MEZ) und schließt sich zwei Stunden später um 12.04 Uhr. Wer den Start live mitverfolgen möchte, kann dies unter dem nachfolgenden Video machen.

12. November 2021, 11:36 Uhr:
Der Flug der Technlogiedemonstration LCRD zur Laser-Kommunikation hat sich verschoben. Laut der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA wird der Flug nicht vor dem 4. Dezember erfolgen.

Mit der Laser-Kommunikations-Relais-Demonstration oder in Englisch der Laser-Communications-Relay-Demonstration (LCRD) will die amerikanische Raumfahrtbehörde NASA unsichtbare Laserstrahlen zur Kommunikation zwischen Bodenstationen auf der Erde und Satelliten im All nutzen. Bei der Mission, die voraussichtlich am 22. November in den Orbit aufbrechen soll, handelt es sich um eine Technologiedemonstration. 

Mittels Infrarotlicht sollen codierte Informationen von einem Ort zum anderen übertragen werden. Die unsichtbaren Laserstrahlen sollen eine größere Datenmenge mit einem einzigen Downlink übertragen können. (Mit dem Downlink ist die Senderichtung beispielsweise von einem Sendemast für Mobilfunknetze zum Endgerät gemeint.) Weitere Vorteile, die sich durch die neue Technologie ergeben, betreffen die Ausmaße der Satelliten. Man benötigt weniger Gewicht und Energie für das Kommunikationssystem an Bord eines Raumfahrzeuges. Außerdem fällt die Technik bezüglich ihrer Größe kleiner aus. Dadurch würde es in den Satelliten mehr Platz für wissenschaftliche Instrumente geben.

Nutzen und Herausforderungen der LCRD-Technologie

Gegenwärtig verwenden die meisten NASA-Missionen Funkwellen, um Daten zu und von Raumfahrzeugen zu senden. Eine gängige und erfolgreiche Methode seit Beginn der Raumfahrt, heißt es bei der Raumfahrtbehörde. Jedoch gibt die Behörde auch zu bedenken, dass der Bedarf an verbesserten Kommunikationsmöglichkeiten immer dringender werde, da die generierten Datenmengen, die bei Weltraummissionen gesammelt werden, stetig anwachsen. 

Eine künstlerische Darstellung des LCRD-Satellit im Weltraum. Er hat ein großes Solarsegel und empfängt einen Laserstrahl, den er weiterleitet. Im Hintergrund sind Sterne und das Weltall zu erkennen.
Mit dder LCRD-Technologie sollen Daten über Laserstrahlen zur Erde geschickt werden. Bildrechte: Goddard Space Flight Center der NASA

Die ganze Technik bringt eine große Herausforderung mit sich: Die optischen Signale können Wolken nicht durchdringen, anders als die bisher genutzte Hochfrequenzkommunikation. Deswegen musste die NASA ein System entwickeln, "das flexibel genug ist, um wetterbedingte Unterbrechungen zu vermeiden", heißt es bei der Behörde. Während der Technologiedemonstration sollen verschiedene Szenarien der Wolkenbedeckung getestet werden, um "so wertvolle Informationen über die Flexibilität der optischen Kommunikation" zu sammeln.

Missionsablauf von LCRD

Sobald der Satellit in den Weltraum geschossen wurde und sein Ziel in der geosynchronen Umlaufbahn erreicht hat, soll der LCRD-Satellit das erste Zwei-Wege-Laserkommunikationsrelais der NASA sein. LCRD wird die Erde dann in einer ungefähren Höhe von 35.400 Kilometern umrunden. Von der Missionszentrale aus werden Testdaten über ein Hochfrequenzsignal an den Satelliten gesendet. Die Zentrale befindet sich übrigens in Las Cruces, New Mexico.

Daraufhin soll der Satellit über das optische Lasersignal antworten. Wenn alles nach Plan verläuft, werden die Daten über den Zustand des Raumfahrzeugs, Benutzerdaten sowie Verfolgungs-, Telemetrie- und Befehlsdaten an zwei verschiedene Bodenstationen übersandt: der Station am kalifornischen Table Mountain und in Haleakalā auf Hawaii. 

Illustration der LCRD-Technologiedemonstration der NASA. Mittels Laserstrahlen sollen Information zur Erde geschickt werden.  Eine eher dunkle künstlerische Darstellung des LCRD-Satellit im Weltraum. Er hat ein großes Solarsegel, das am oberen Bildrand abgeschnitten ist. Er empfängt einen Laserstrahl, den er zur Erde ablenkt, die sich am linken Bildrand blau leuchtend befindet.
Illustration der LCRD-Technologiedemonstration der NASA. Mittels Laserstrahlen sollen Information zur Erde geschickt werden. Bildrechte: Goddard Space Flight Center der NASA

Der Launch soll vom Weltraumhafen Cape Canaveral an der Küste Floridas erfolgen. LCRD wird sich während des Startes an Bord einer Trägerrakete des Typs Atlas V 551 befinden. Falls die Demonstration der Technologie erfolgreich verläuft, soll sie in Zukunft auf der Internationalen Raumstation ISS eingesetzt werden. Dadurch können hochauflösende wissenschaftliche Daten von Experimenten und Instrumenten an Bord der Raumstation an LCRD übertragen werden, damit dieser die codierten Informationen zur Erde übermittelt. 

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