EDRS - Betrieb der Datenautobahn im Weltall

Abstract

Das Europäische Datenrelaissatellitensystem (European Data Relay Satellite System, EDRS) ist eine kommerzielle Raumfahrtmission mit dem Ziel, niedrig fliegenden Satelliten eine einzigartige Hochgeschwindigkeits-Datenverbindung zum Boden anzubieten. Dies wird am heutigen Satellitenmarkt immer wichtiger: Durch die ständig anwachsende Anzahl an Satelliten im Orbit kombiniert mit ebenfalls ansteigenden Datenmengen, welche zur Erde übertragen werden müssen, werden immer höhere Datenübertragungsraten benötigt. Diese Datenmengen werden klassischerweise über Bodenstationen im Radiofrequenzbereich (z.B. Ka-, S-, oder X-Band) zur Erde übertragen. Die Zeit eines Überfluges über einer Bodenstation ist jedoch auf wenige Minuten begrenzt. Darüber hinaus muss abgewartet werden, bis der Satellit eben diese Bodenstation überfliegt – was im Fall von zeitkritischen Daten den Nutzen schmälern oder sie gänzlich unbrauchbar machen kann. An diesen zwei Problemen setzt das Konzept von EDRS an: Satelliten im geostationären Erdorbit dienen als Relais-Station, und sind somit für niedrig fliegende Satelliten für nahezu die Hälfte ihres Orbits erreichbar. Zusätzlich wird die Datenübertragung von Satellit zu Satellit per Laser durchgeführt, was eine schnelle Datenrate und eine hohe Abhörsicherheit ermöglicht. Aktuell besteht EDRS aus zwei geostationären Knoten: EDRS-A ist eine Nutzlast auf dem Eutelsat-9B Satelliten, welcher 2016 gestartet wurde. Drei Jahre später hatte EDRS-C seinen Launch. Dieser besteht im Gegensatz zu EDRS-A aus einem eigeneständigen, dedizierten Satelliten. Beide Komponenten werden vom Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum (German Space Operations Center, GSOC) betrieben, welches Teil des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist. Das EDRS Programm selbst ist ein Public Private Partnership zwischen der ESA und Airbus Defence and Space als Hauptvertragspartner der Industrie. Die für die Datenverbindung benutzten Laser Communication Terminals (LCTs) wurden von der Firma TESAT Spacecom entwickelt und hergestellt. Beim Satellitenbus von EDRS-C handelt es sich um die SmallGEO Plattform, welche von OHB produziert wird. Zusätzlich zur Hauptnutzlast, bestehend aus den LCTs, ist noch ein Ka-Band Transponder sowie ein Strahlungsmonitor Teil der EDRS Mission. Das EDRS System ist in der aktuellen Form in der Lage, bis zu 200 Datenverbindungen pro niedrig fliegendem Satellit pro Tag zu unterstützen. Bis Anfang nächsten Jahres werden sieben Kunden-Satelliten sowie eine Ka-band Antenne auf dem Columbus-Modul der Internationalen Raumstation ISS den Service von EDRS genutzt haben. Diese hohe Anzahl an Nutzern und die hohen technischen und organisatorischen Anforderungen stellen den Betrieb am GSOC vor hohe Herausforderungen. Dieses Paper gibt einen Überblick über die EDRS Mission, mit einem Fokus auf das Betriebskonzept und dessen Entwicklungen aus Perspektive des GSOC.