NeSC – NewSpace Communications

Kurzfassung

Im Rahmen des derzeit stark wachsenden kommerziellen NewSpace-Sektors werden neue Kommunikationssysteme entwickelt – sogenannte „Non-Terrestrial Networks“ (NTN), welche zunehmend auf NewSpace Communications (NeSC)-Systemansätzen basieren. Diese sollen die existierenden terrestrischen Mobilfunk- und leitungsgebundenen Netze zur Sprach-, Video- und Datenkommunikation ergänzen, und damit globale Verfügbarkeit und Omnipräsenz ermöglichen. Die Kombination aus terrestrischen und satellitengestützten Systemen wird die Zuverlässigkeit und räumliche Verfügbarkeit von Kommunikationssystemen insgesamt maßgeblich erhöhen. Als satellitengestützte Kommunikationsplattformen werden hierzu in erster Linie Satelliten-Mega-Constellations (MC) im niedrigen Erdorbit (LEO) entwickelt. Aber auch weiterentwickelte geostationäre Systeme (sog. Very High Throughput Satellites, VHTS) und stratosphärische Träger (High Altitude Platform Systems – HAPS) dienen als Kommunikationsknoten. Eine Vernetzung von Systemen in verschiedenen Orbits bzw. Flughöhen bietet dabei weitere Vorteile, wie z.B. die Kombination von hoher Abdeckung und Sichtbarkeit mit günstigen Linkdistanzen und Frequenzwiederverwendbarkeit. Satellitensysteme können auch mit terrestrischen Kommunikationsnetzen integriert werden. Die Versorgung großer und unterversorgter Gebiete mit Satellitenkommunikation bietet technische und finanzielle Vorteile. Dagegen ist es technisch nicht möglich, die Bevölkerung bzw. Nutzer eines Ballungsgebiets mit Hochgeschwindigkeits-Datendiensten ausschließlich mit LEO-MC basierten Systemen zu versorgen. Die fortschreitende Erweiterung der Nutzung von öffentlichen Kommunikationsnetzen einschließlich NTN-Systemen durch die Digitalisierung von Gesellschaft, Staat und Wirtschaft, von persönlich-kommerziellen auf sicherheitsrelevante Bedarfe für Infrastruktur und Versorgung (wie Energie, Wasser, Bahn, PKW, Gütertransport, Flugverkehr oder behördliche Kommunikation) ist zwingend und uneingeschränkt resilient zu gestalten. Hier bieten weltraumgestützte Netze den großen Vorteil eines weiteren parallelen Kommunikationswegs, um absichtlichen Manipulationen und Störungen auszuweichen. Allerdings ergibt sich in Zusammenhang mit LEO-basierten Satellitennetzen das Risiko, dass es durch die stark zunehmende Anzahl mit Tausenden von kostengünstigen LEO-MC-Satelliten in den knappen Erdumlaufbahnen zu Kollisionen kommt und funktionsuntüchtige Satelliten nicht gezielt aus dem Orbit entfernt werden. Dies kann die institutionelle (Erdbeobachtung, wissenschaftliche Erprobung, Sicherheit) wie auch die astronautische Raumfahrt gefährden. Eine Abhängigkeit Deutschlands und Europas von nicht-europäischen weltraumgestützten und im Wesentlichen kommerziellen Diensten und Systemen sollte bei NeSC vermieden werden, da sie zu den kritischen Infrastrukturen zählen. Die ausschließliche Nutzung und ggf. gar Förderung der technischen und weltraumrechtlichen Entwicklungen aus dem asiatischen und amerikanischen Raum darf für Deutschland und für die EU keine Option sein. Somit benötigt Europa zur Verbesserung der technologischen Souveränität eine eigene weltraum- und stratosphärengestützte Infrastruktur für Anwendungen wie die Ergänzung terrestrischer öffentlicher und privater Kommunikationsinfrastruktur, Anwendungen des globalen Internet-of-Things (IoT), Grenzüberwachung und Sicherung globaler Aufklärungskapazitäten. Die Erfahrungen der ersten Generation von LEO-MCs wie die Wahl ungünstiger Orbits bezüglich der Kollisionsrisiken trotz wirtschaftlicher Vorteile müssen dabei berücksichtigt werden. Mithin kann der zeitverzögerte deutsche und europäische Einstieg in diesem Sinne Vorteile bieten. Wir zeigen in diesem Positionspapier die Eigenschaften und technischen Randbedingungen von NeSC-Systemen auf, beschreiben aktuelle Systemlösungen und Marktteilnehmer, Chancen und Herausforderungen der NeSC-Konzepte und geben abschließend Handlungsempfehlungen für Forschung, Entwicklung und Realisierung von NeSC-Systemen.