Erste atmosphärische Turbulenzvermessungen an der LaserBodenstation in Trauen (LaBoT)

Abstract

Die Kommunikation mit Satelliten im Radio-Frequenz-Bereich wird durch den Anstieg des Datenvolumens zunehmend herausgefordert. Die Kommunikation im optischen C-Band (1530 - 1565nm) über Laserterminals liefert hierfür angesichts einer vielfach höheren Übertragungsrate einen Lösungsansatz. Das C-Band ist zudem nicht lizenzpflichtig und aus Geometrie-Gründen abhorchresistenter. Zur Erprobung optischer Freiraumkommunikation wurde in der Lüneburger Heide durch das RSC³ die Laser-Bodenstation Trauen (LaBoT) errichtet. Aufgrund atmosphärischer Turbulenzen treten bei einem frei propagierenden Laserstrahl Szintillationen auf, die zu einer temporären Unterbrechung des Links führen können. Die so auftretenden Fehler können über redundante Daten bzw. mithilfe von Interleaving oder einer Anpassung der Bitrate reduziert werden. Um eine möglichst effiziente und fehlerfreie Übertragung zu realisieren wurde im Rahmen einer Masterarbeit exemplarisch der DLR-Standort Trauen in Bezug auf Szintillationen untersucht. Dabei wurden der Einfluss der Luftfeuchtigkeit, der Temperatur, der Höhe und der Geländeart auf den Szintillationsindex sowie auf das Frequenzspektrum der Szintillationen gemessen. Es wurde zudem der Einfluss der Szintillationen auf die Übertragung von Pseudo Random Binary Sequences mit variierender Übertragungsrate hin untersucht. Ein atmosphärischer Faktor, der das Signal-Rausch-Verhältnis eines Laserdownlinks beeinflusst und damit insbesondere Anwendungen wie Quantenverschlüsselung signifikant beeinträchtigen kann, ist atmosphärisches Streulicht von der Sonne. Das aufgebaute Szintillometer wurde verwendet um dieses Streulicht hinsichtlich diverser Wetterfaktoren zu analysieren. Zukünftige Versuche könnten sich mit einer weitergehenden Analyse des Streulichts befassen um eine noch präzisere Vorhersage bei Downlinks zu ermöglichen.