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09.08.15Leser-Kommentar

Kleinsatellit der Universität Stuttgart: Ein "Laptop" fliegt ins All 3/3

Der Flying Laptop, ein Kleinsatellit, der an der Universität Stuttgart entwickelt wurde, soll nächstes Jahr ins All starten. Wie kommen seine Daten auf die Erde - und können diese von jedermann gelesen werden?

FLP_Innenansicht_beschriftet

In der Satellitenkommunikation werden in der Regel zwei Bereiche unterschieden: das Telemetry, Tracking and Control (TT&C)-System und das Daten-Downlink-System (DDS). Das TT&C-System wird für die Übertragung der Housekeeping-Daten (Zustandsdaten des Satelliten), zum Empfang der Kommandos und zur Positions- bzw. Orbit-Bestimmung verwendet. Es muss äußerst zuverlässig arbeiten, benötigt dafür aber nur Datenraten von einigen KBit/s für den Uplink (Boden -> Satellit) und etwa 100 KBit/s für den Downlink (Satellit -> Boden). Das Daten-Downlink-System, das die Nutzlastdaten überträgt, muss nicht ganz so zuverlässig sein, doch höhere Datenraten erreichen.

 

Das TT&C-System des Flying Laptop ist ein hochzuverlässiges kommerzielles Produkt, das auf Frequenzen im kommerziellen S-Band zwischen 2,0 und 2,3 GHz mit einer Datenrate von 128 KBit/s sendet und mit 4 KBit/s empfängt. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit sind Empfänger und Sender jeweils doppelt vorhanden, so dass bei einem Ausfall einer Einheit die Funktionalität des TT&C Systems noch gegeben ist. Damit in jeder möglichen Fluglage sichergestellt ist, dass der Funkkontakt zum Satelliten hergestellt werden kann, besitzt der FLP zwei Stabantennen mit annähernd hemisphärischer Charakteristik.

Das Daten-Downlink-System (DDS) soll die von der Nutzlast gesammelten Daten, insbesondere größere Mengen an Bilddaten von der MICS oder der PAMCAM, an eine Bodenstation übertragen. Hierbei werden höhere Datenraten von bis zu 10 MBit/s angestrebt. Da sowohl der Bauraum als auch die elektrische Energie begrenzt sind, wird eine Hornantenne mit Richtcharakteristik eingesetzt, die in Hauptstrahlrichtung einen deutlich höheren Antennengewinn aufweist als zum Beispiel die Stabantennen des TT&C-Systems. Daher muss der Satellit auf eine empfangsbereite Bodenstation ausgerichtet sein, wenn die Bilddaten zur Erde übertragen werden sollen.

Das DDS ist auf S-Band-Amateurfunkfrequenzen zwischen 2,4 und 2,45 GHz ausgelegt. Es wird komplett am IRS entwickelt.

 

Kai-Sören Klemich, Institut für Raumfahrtsysteme der Universität Stuttgart:

"Der Satellit ist kein reiner Amateurfunksatellit, da wir die Kommando-/Telemetriestrecke im kommerziellen S-Band betreiben. Da aber das DDS im Amateurfunk-S-Band betrieben wird, ist der Satellit "auch" Amateurfunksatellit. Eine solche Kombination hat es bisher soweit wir wissen noch nicht gegeben. Wir haben die Frequenz über die IARU koordinieren lassen, die uns zugeteilte Frequenz ist 2408 MHz. Es ist geplant, dass interessierte Funkamateure mit dem entsprechenden Equipment von unserem Satelliten Nutzlast- (also in erster Linie Bild-) Daten empfangen können und sich sogar Aufnahmen von bestimmten Regionen "wünschen" können."

Zwei redundante Sender modulieren des Signal in eine SRRC- (Square Root Raised Cosine Filtered) QPSK- (Quadrature Phase Shift Keying) Wellenform. Die Ausgangsleistung der Sender ist etwa 0,5 Watt. Die Hornantenne hat einen Gewinn von etwa 13,5 dB und ist zirkular polarisiert, um den Einfluss der Orientierung des Satelliten zu minimieren. Die Antenne in Hohlleiter-Technologie wurde am IRS entwickelt.

Die Lebenszeit des Satelliten soll mindestens zwei Jahre erreichen. Am Ende der Mission wird ein "De-Orbit"-Mechanismus ausgelöst, der den Satelliten durch Verschieben auf eine tiefere Umlaufbahn wieder in die Erdatmosphäre eintreten und verglühen lassen soll, damit er nicht eines Tages zu Weltraummüll wird. Dieser Mechanismus entfaltet eine 2,5 x 2,5 m² große ebene Folie, welche den Strömungsquerschitt des Satelliten deutlich vergrößert. Dadurch tritt der Satellit in stärkere Wechselwirkung mit der im Orbit noch existierenden Restatmosphäre, wird so stärker abgebremst und verliert schneller an Höhe. Die Folienfläche wurde so ausgelegt, dass der Flying Laptop innerhalb von 25 Jahren nach deren Entfalten wieder in die Erdatmosphäre eintritt und dort verglüht.

Der Kleinsatellit "Flying Laptop", der nach bisheriger Planung ab Anfang 2016 starten kann, ist der erste Satellit des geplanten Stuttgarter Kleinsatellitenprogramms. Diese Mission soll die Expertise und die notwendige Infrastruktur für das Satellitenprogramm am Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart etablieren. Der Satellit wird am IRS entwickelt, gebaut und soll mit der institutseigenen Bodenstation betrieben werden. Die Entwicklung, der Bau sowie der spätere Betrieb werden primär von Doktoranden und Studenten durchgeführt.

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Kommentare

  • Chevy

    09.08.15 (13:28:50)

    Wirklich ein toller Beitrag. Ich betreibe einen kleinen Technik und Gadget Blog "http://www.ch-technik.com" würde mich über ein kleinen Besuch freuen. Es gibt News über Technik und Gadgets, sowie einige Tests. Freue mich über einen Besuch

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