High-Tech für High-Throughput: Sentinel-1A kommuniziert über Laser

Sentinel-1A, der erste Umweltsatellit des europäischen Copernicus-Programms, ist startbereit. Am 03. April 2014, 23:02 Uhr mitteleuropäischer Zeit soll der Radarsatellit mit einer Sojus-Rakete vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch Guyana aus zu seiner Mission starten. Maßgeblich an der Entwicklung und am Bau des Satelliten mitgewirkt hat Raumfahrtzulieferer Ruag Space.

Die Sentinels (auf Deutsch "Wachposten") sind das Herzstück des europäischen Erdbeobachtungsprogramms Copernicus, mit dem die Europäische Union eine moderne und leistungsfähige Infrastruktur für Erdbeobachtung und Geoinformations-Dienstleistungen schaffen will.

Fernerkundung für Umwelt und Krisenhilfe

Copernicus soll unter anderem Daten für Umweltschutz, Land- und Forstwirtschaft, Raumplanung, sowie für das Katastrophen-Management zur Verfügung stellen. Die Europäische Weltraumagentur ESA plant, bis zum Jahr 2021, insgesamt fünf verschiedene Sentinel-Missionen zu starten. Das Datenzentrum für das System entsteht beim DLR-Standort in Oberpfaffenhofen.

Sentinel-1A ist der erste in der Familie der Copernicus-Satelliten und soll Daten für eine Vielzahl von Anwendungen für Umwelt und Sicherheit liefern. Diese reichen von der Erkennung von Ölverschmutzungen und der Kartierung des Meereises über die Überwachung der Bewegung von Landmassen bis hin zur Kartierung der Veränderungen in der Flächennutzung. Außerdem wird Sentinel-1 die Bereitstellung von Hilfe in Katastrophenfällen und humanitären Krisen mit Erdbeobachtungsdaten unterstützen.

Zwei-Frequenz-GPS für hochgenaue Positionsbestimmung

Eine der Grundvoraussetzungen für die geforderte Präzision der Vermessungsaufgaben ist die Kenntnis der jeweils aktuellen Satellitenposition. Dafür nutzen die Satelliten die Signale des US-amerikanischen Satellitennavigationssystems GPS. Die GPS-Empfänger von Ruag Space wurden dazu speziell für die Erfordernisse einer hochgenauen Positionsbestimmung im Weltall maßgeschneidert. Durch gleichzeitige Verarbeitung von Empfangssignalen auf zwei unterschiedlichen Frequenzen kann im Gegensatz zu den üblicherweise auf der Erde eingesetzten GPS-Empfängern, die nur eine Frequenz verarbeiten, höchstmögliche Positionsgenauigkeit erzielt werden.

Ein Laser-Terminal an Bord des Satelliten wird in Zukunft ermöglichen, Daten mit einer optischen Verbindung zum Europäischen Datenrelais-Satelliten EDRS zu übertragen, den die ESA Ende 2014 starten will. Ebenso wird Kommunikation mit dem bereits gestarteten Alphasat über dessen Laser-Terminal möglich. Für diese Laser-Terminals sind eine exakte Steuerung und genaue Positionsdaten der sich mit mehreren Kilometer pro Sekunde bewegenden Satelliten notwendig. Mit dieser neuen Technologie kann der Satellit dann Daten mit ca. 1,8 Gbit/s und damit wesentlich schneller übertragen, als mit einer herkömmlichen Funkübertragung direkt zur Erde. Ruag Space hat für das Laser-Kommunikationsterminal von Sentinel-1 die Teleskopeinheit geliefert.

Struktur- und Elektronik-Teile von Schweizer Ruag

Ruag Space war auch für den Bau der Struktur des Satelliten aus Aluminium und Kohlefaser verantwortlich. Vergleichbar dem Chassis eines Autos, ist diese Struktur das "Skelett" des Satelliten, das alle anderen Baugruppen trägt. Das "Rückgrat" ist dabei ein zentraler Konus aus kohlefaserverstärktem Kunstsoff, der es dem Satelliten ermöglicht, auch die hohen Lasten, die während des Raketenstarts auf ihn einwirken, unbeschadet zu überstehen. Die Thermalisolation für die Sentinel-1 Satelliten wurde ebenfalls von Ruag Space geliefert.

Weiterhin fertigte Ruag Space elektronische Baugruppen für die Überwachung und Steuerung des Satelliten. 28 weitere Elektronikmodule von Ruag sind Teil der Radarantenne und dienen der Steuerung des Radarstrahls. Auch die Elektronik, welche die Radarsignale erzeugt, stammt von Ruag Space.