Der Europäischen Weltraumorganisation Esa ist am 7. Juli nach eigenen Angaben ein „historischer Meilenstein“ gelungen: Die Organisation konnte die erste optische Kommunikationsverbindung mit einem 265 Millionen Kilometern entfernten Raumfahrzeug im Weltraum herstellen.

Die neue technische Errungenschaft soll laut Esa „einen Blick in die Zukunft der Weltraumkommunikation“ bieten. Die Leiterin der Abteilung für Bodensystemtechnik und Innovation der ESA, Mariella Spada erklärte: „Das ist ein erstaunlicher Erfolg. Durch jahrelangen technologischen Fortschritt, internationale Standardisierungsbemühungen und die Einführung innovativer technischer Lösungen haben wir einen Grundstein für das Internet des Sonnensystems gelegt.“

Weltraum-Kommunikation: Das haben die Wissenschaftler gemacht

Was genau wurde gemacht? Von Griechenland aus, wo die Esa zwei Observatorien mit Bodenlasersendern ausgestattet hat, sendeten die Astronomen einen leistungsstarken Laserstrahl auf die Nasa-Raumsonde „Psyche“. Obwohl der Strahl keine Daten überträgt, konnte er wegen seiner Präzision von dem Deep Space Optical Communications (DSOC)-Experiment der NASA an Bord ihrer Sonde empfangen werden, heißt es in der Mitteilung der ESA weiter. Das DSOC-Experiment ist die erste Demonstration einer optischen Kommunikation aus dem Weltraum über Distanzen zwischen Erde und Mars. Daraufhin konnte ein Rücksignal an die Erde gesendet werden.

Das Rücksignal wurde vom Helmos-Observatorium aufgefangen, das 37 Kilometer entfernt von dem Laser-aussendenden Observatorium liegt. „Um diesen optischen Zweiwege-Handshake zu ermöglichen, mussten zwei große technische Herausforderungen bewältigt werden: zum einen musste ein Laser entwickelt werden, der stark genug ist, um ein weit entferntes Raumfahrzeug punktgenau zu treffen, und zum anderen musste ein Empfänger gebaut werden, der empfindlich genug ist, um auch das schwächste Rücksignal – manchmal nur wenige Photonen – nach einer Reise von Hunderten Millionen Kilometern zu erkennen“, erklärt Sinda Mejri, Projektmanagerin des Ground Laser Receiver-Systems der Esa.

Versuch in Griechenland: Luftraum teilweise für Laser gesperrt

Dafür waren verschiedene Expertinnen und Experten am Werk: Bei der NASA ermittelten Missionskontrolleure die Position der Sonde mit moderner Navigationstechnik. Wiederum bei der ESA berechneten Flugdynamikexperten den Einfluss von Variablen wie Luftdichte, Temperaturgradienten und Planetenbewegung. Damit der Laser sicher übertragen werden konnte, wurde sogar der griechische Luftraum teilweise gesperrt.

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Mit der neuen Laser-Technik könnte die Kommunikation im Weltraum neue Dimensionen annehmen: „Optische Verbindungen versprechen 10- bis 100-mal höhere Datenraten als aktuelle Funkfrequenzsysteme. Die Kombination dieser Technologie mit den Technologien, die wir für die Funkfrequenzkommunikation nutzen, ist unerlässlich, um die stetig steigenden Datenmengen der Weltraummissionen zu übertragen“, sagt Andrea Di Mira, Projektleiter des Esa-Bodenlasersendersystems im Raumflugkontrollzentrum.

emi