Die optische Laserkommunikations-Bodenstation wird im Rahmen des ESA-Programms „Optical and Quantum Communications – ScyLight“ finanziert. Der Bau soll voraussichtlich Ende 2026 abgeschlossen sein und verspricht weitreichende Vorteile für datenhungrige kommerzielle und institutionelle Betreiber.
Die Direktion für Konnektivität und sichere Kommunikation der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) arbeitet mit Astrolight, einem Vorreiter im Bereich laserbasierter Telekommunikationssysteme, zusammen, um die erste optische Bodenstation in Kangerlussuaq, Grönland, zu errichten. Dieses gemeinsame Vorhaben, das von Dänemark vorangetrieben und durch litauisches Fachwissen unterstützt wird, wird Europas Satellitenkommunikation mit bisher unerreichter Geschwindigkeit und Sicherheit verbessern – und das angesichts eines prognostizierten Anstiegs der Satellitenstarts.
Die neue optische Bodenstation wird mit modernster Laserkommunikationstechnologie ausgestattet. Durch diese fortschrittliche Kommunikationsmethode ermöglicht die Station sichere, hochgeschwindige Datenübertragungen von Satelliten im niedrigen Erdorbit (LEO), die herkömmliche Systeme um ein Vielfaches übertreffen.
Herkömmliche Bodenstationen, die das Funkspektrum (RF) nutzen, können mit dem steigenden Bedarf an Datenübertragung moderner Satellitensensoren und deren Anwendungen nicht mehr mithalten. Zudem wird erwartet, dass die Anzahl der Satelliten im niedrigen Erdorbit in den nächsten zehn Jahren um 190 % steigt. Diese Entwicklung wird die Infrastruktur der RF-Bodenstationen erheblich belasten, was die Qualität der übertragenen Daten beeinträchtigt, die verfügbare Bandbreite für jeden Satelliten reduziert und die Entwicklung von Unternehmen, die auf Weltraumdaten angewiesen sind, einschränkt.
Die Einführung laserbasierter Kommunikationssysteme verspricht, diesen Engpass zu beseitigen. Anstatt in Stunden gemessen zu werden, können Terabyte an Daten in weniger als einer Minute heruntergeladen werden. So kann die Bodenstation mehr Satelliten bedienen, sobald diese in den Orbit gebracht werden. Dank der Möglichkeit, mehr Daten schneller zu übertragen und das zu einem Bruchteil der Kosten von RF-Stationen (mehr als das Zehnfache des Datendurchsatzes bei 70 % geringeren Kosten pro Gigabyte) werden optische Bodenstationen sowohl der Satellitenherstellung als auch dem Markt für Downstream-Anwendungen neuen Aufschwung verleihen.
Nach Fertigstellung wird diese Installation die nördlichste Bodenstation ihrer Art sein. Ihre Einbindung in bodengestützte Datennetze erhöht die Gesamtresilienz und Sicherheit der europäischen Kommunikationssysteme: Laserkommunikation verringert die Möglichkeit einer Abhörung, erhöht die Privatsphäre und ergänzt die Fähigkeiten von RF-Stationen und Unterseekabeln, die sich als anfällig für externe Störungen erwiesen haben.
Das ARTES-Programm der ESA finanziert die optische Bodenstation von Astrolight. ARTES hat das Ziel, Spitzentechnologien zu entwickeln und innovative Konzepte zu erforschen, die wiederum die Wirtschaft ankurbeln und branchenübergreifend Arbeitsplätze schaffen. Dieses Projekt fällt unter das ScyLight-Programm der ESA, das europäische und kanadische Unternehmen mit Fördermitteln, multidisziplinärer Expertise, Geschäftswissen und Möglichkeiten zur Entwicklung innovativer Satellitenkommunikationsprodukte unterstützt.
Neben der Förderung von europäischem Wirtschaftswachstum und Sicherheit wird die fortschrittliche Telekommunikation der optischen Bodenstation in Kangerlussuaq auch wissenschaftliche Anwendungen unterstützen. Die Station wird die Erdbeobachtung für optische, hyperspektrale, Radar- und Infrarot-Bilddaten mit uneingeschränktem, hochpräzisem Datendurchsatz verbessern. Zu den wichtigsten Akteuren in diesem Bereich zählen kommerzielle Satellitenbetreiber sowie Raumfahrtagenturen und staatliche Institutionen, die lebenswichtige öffentliche Dienstleistungen bereitstellen. Für diese Dienste ist Geschwindigkeit entscheidend: Such- und Rettungsaktionen profitieren von nahezu Echtzeit-Informationen mit hoher Genauigkeit über Umwelteinflüsse, um Koordinierungsstellen zu informieren und Einsatzkräfte vor Ort zu unterstützen. Wissenschaftliche Projekte, die auf große Bilddatensätze mit hohem Datenvolumen angewiesen sind, profitieren ebenfalls von der erhöhten Download-Geschwindigkeit und Datenintegrität, etwa bei der Verfolgung von Gletscherbewegungen, Waldbrandentwicklung, Ölverschmutzungen und Schiffsverkehr. Dadurch können Wissenschaftler die fortschrittlichen Fähigkeiten moderner Sensoren voll ausschöpfen, ohne um die begehrte RF-Bandbreite konkurrieren zu müssen oder das Risiko von unvollständigen oder fehlerhaften Daten einzugehen.
„Eine schnelle und sichere optische Datenübertragung ist entscheidend, um mit dem steigenden Datenbedarf der nächsten Satellitengeneration Schritt zu halten. Gleichzeitig ermöglicht die Verbesserung der Bodeninfrastruktur Betreibern und Entscheidungsträgern, wichtige Dienste dann zu optimieren, wenn unsere Nutzer sie am dringendsten benötigen“, sagt Laurent Jaffart, Direktor für Konnektivität und sichere Kommunikation der ESA. „Mit diesem Projekt reagieren wir weiterhin auf die Sicherheits- und Schutzbedürfnisse Europas, indem wir die Konnektivität und sichere Kommunikation aus hohen Breitengraden transformieren. Wir freuen uns auf weitere Meilensteine und darauf, die Resilienz und Souveränität unserer Mitgliedsstaaten gemeinsam mit Astrolight weiter zu steigern.“
„Die optische Bodenstation in Grönland wird nahezu in Echtzeit hochauflösende Satellitendaten direkt für das Arktische Kommando und die grönländischen Behörden verfügbar machen und so die Zuverlässigkeit von Such- und Rettungsdiensten, die Katastrophenerkennung sowie das Management kritischer Infrastruktur verbessern“, sagt Peter Stensgård Hansen, Geschäftsführer von Astrolight Dänemark. „Durch die Lage in Grönlands arktischer Wüste, die oft frei von störender Wolkendecke ist, können wir eine konstante Leistungsfähigkeit gewährleisten und die Kommunikationssicherheit für die gesamte Region stärken.“
Das Engagement von ESA und Astrolight für diese neue Art von Bodenstation steht für eine umfassende Unterstützung der wachsenden Geschäftsanwendungen von Weltraumdaten in allen Branchen. Die optische Bodenstation in Kangerlussuaq wird dazu beitragen, Europas technologische Unabhängigkeit, Wettbewerbsfähigkeit und Sicherheit zu erhöhen – durch eine redundante Kommunikationsinfrastruktur, die die Kontinuität wichtiger Dienste sicherstellen kann. Neben dem Ausbau optischer Bodenstationen entwickelt die ESA auch Laserkommunikationsfähigkeiten mit dem High Throughput Optical Network (HydRON), einem orbitalen Hochleistungsnetzwerk, das Datenraten im ultraschnellen Terabit-pro-Sekunde-Bereich demonstrieren soll.