Winnenden

Nanosatelliten für das Internet der Dinge

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Das DeSK-Team ist stolz über die Beteiligung an der „S-NET-Mission“, die mit Nanosatelliten in Würfelform arbeitet (im Bild ein Nachbau in Originalgröße): Reinhard Schnabel, Dilara Betz, Siegfried Voigt und Hans-Peter Petry (von links). © Alexander Becher
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Ein Modell im Backnanger Showroom veranschaulicht, wie die Nanosatelliten untereinander und mit der Bodenstation kommunizieren.

Backnang. Das Deutsche Zentrum für Satelliten-Kommunikation hat in Backnang eine Ultrahochfrequenz-Bodenstation in Betrieb genommen. Ab Mitte März können dort Besucher die vier Nano-Satelliten der sogenannten „S-NET- Mission“ live mitverfolgen. Ziel der Mission: die Entwicklung von „Satellitenschwärmen“ für eine globale Internetversorgung.

Seit vergangener Woche ist Backnang Teil der aktiven Phase einer hochmodernen Erfolgsgeschichte, die bereits Anfang Februar im russischen Wostotschy begonnen hat. Vom dortigen Weltraumbahnhof startete eine Soyuz-Rakete. Mit an Bord vier Nanosatelliten, Würfel mit einem Gewicht von acht Kilogramm und einer Kantenlänge von 24 Zentimetern. In 580 Kilometern Höhe wurden sie jeweils mit einem Abstand von zehn Sekunden „ausgesetzt“. Dort bewegen sie sich seither mit 280 000 Kilometern in der Stunde um die Erde. Und nun haben sie also Funkkontakt nach Backnang, genauer: zu einer Ultrahochfrequenz-(UHF)-Bodenstation des Deutschen Zentrums für Satelliten-Kommunikationn (DeSK) in der Schillerstraße, die jüngst in Betrieb gegangen ist. Was hat es damit auf sich?

Durch einen Hintereingang gelangt man in die Räume des DeSK. Nur eine große Antenne auf dem Dach lässt vermuten, dass man sich in dem Haus mit der Zukunft der Kommunikation auseinandersetzt. Das DeSK, eine Vereinigung von Unternehmen, wissenschaftlichen Einrichtungen und Hochschulen aus dem Bereich der Satellitenkommunikation, wurde 2008 gegründet. Seitdem hat es sich zum Ziel gesetzt, die Zusammenarbeit der Mitglieder zu verstärken. Außerdem werden gemeinsame Aktivitäten zur Fachkräftegewinnung durchgeführt.

Relevanz für den Alltag

So auch der 2013 eröffnete Showroom in Backnang. „Wir möchten hier aufzeigen, welche Relevanz Satellitentechnik für unseren Alltag hat“, sagt Dilara Betz, die Geschäftsführerin des DeSK. Einerseits bedeutet dies, dass man sich der Funktionsweise von Erderkundungs-, Wetter- und Kommunikationssatelliten annähern kann. Verschiedene visuelle und interaktive Medien lassen den Besucher diese komplexe Materie anschaulich erfahren. Andererseits ermutigt das DeSK Schüler, sich ebenfalls aktiv mit den Systemen auseinanderzusetzen. So sind im Showroom einige Modelle ausgestellt, die von Schülern in Kooperation mit dem DeSK gebaut wurden.

Ein Modell im Showroom veranschaulicht, wie die neue UHF-Bodenstation Statusdaten von vier Nanosatelliten der sogenannten „S-NET-Mission“ empfängt. Dabei wird die Funktionalität eines Satellitennetzwerks geprüft. Diese Weltneuheit soll dazu beitragen, Satellitenkommunikation zu beschleunigen, und somit auf den ansteigenden Bedarf an großen Datenmengen reagieren.

Mission für das Publikum zugänglich

Das Projekt startete 2012, zunächst als Coproduktion der Technischen Universität Berlin, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und zweier Berliner Unternehmen. 2014 kam das DeSK hinzu, mit dem Auftrag, die Bodenstation in dessen Showroom zu integrieren. Die Mission sollte ausdrücklich für ein Publikum öffentlich gemacht werden.

Im Laufe der nächsten Monate wird nun die Kommunikation zwischen den Kleinsatelliten getestet. Dabei bildet das Herzstück der Satelliten der neu entwickelte „SLink Funktransreceiver“. Dieses netzwerkfähige Funkgerät macht es den Würfeln möglich, untereinander eine Verbindung aufzubauen. Dies geschieht über die S-Frequenz. Diese kann Datenraten in Höhe von bis zu 100 Kilobits in der Sekunde übertragen. Das entspricht im Falle von Textdaten etwa drei bedruckten DIN-A-4-Seiten, was für Nanosatelliten eine neue Größenordnung darstellt.

Ein großer Gewinn

Denn bisher senden konventionelle Satelliten im niedrigen Erdorbit die gesammelten Rohdaten bei einem Überflug über eine Bodenstation in Richtung Erde. Dabei können jedoch zwischen Aufnahme und Übersendung der Daten mehrere Stunden vergehen.

Die Nanosatelliten der S-NET-Mission sind aber eben über Funk verbunden. Somit kann jeder Satellit im Schwarm auf die gesamten Daten des Netzwerks zugreifen. Das bedeutet, dass auch jeder der Kleinsatelliten beim Überflug der Bodenstation Rohdaten auf- beziehungsweise abgeben kann. Dies beschleunigt den Prozess bis zur Auslieferung der Datenprodukte immens. Vergehen dabei mit den üblichen Satellitensystemen oftmals mehrere Tage, wird das Netzwerk dafür ein bis zwei Stunden benötigen.

Gerade bei Naturkatastrophen wie Waldbränden, Erdbeben oder Vulkanausbrüchen sei die beschleunigte Kommunikation ein großer Gewinn. Auf der anderen Seite kann das Netzwerk eine höhere örtliche Abdeckung erzielen.

Industrie 4.0 und Internet der Dinge

„Dies ist gerade vor dem Hintergrund der Diskussion um Konstellationen im Rahmen der New Space Economy mit mehreren Hundert Satelliten für die globale Internetversorgung von großer Bedeutung“, sagt Dr. Siegfried Voigt, Projektleiter für S-NET beim DLR.

Beispiel Industrie 4.0 und Internet der Dinge. Dass im „Smart Home“ Kühlschrank, Spülmaschine und Fernseher untereinander und mit dem Internet verbunden sind, ist mittlerweile keine Neuheit mehr. In Zukunft werden aber auch in der Industrie flächendeckend Maschinen vernetzt, Kleidung wird ebenfalls mit dem Internet verbunden sein und Autos werden autonom fahren – so die Vision. Mit Hinblick auf diese Technologien, die in Zukunft größere Datenmengen benötigen, ist der Einsatz von Nanosatelliten ein Weg, dem enormen Bedarf gerecht werden zu können. Dahinter steckt Technologie, die an der Technischen Universität in Berlin entwickelt wurde. Studenten bauten die Nanosatelliten gemeinsam mit Professoren sowie den Berliner Unternehmen IQ wireless GmbH und Astro-Feinwerktechnik Adlershof.

„Innovationsstandorte wie das Silicon Valley in Kalifornien erwecken den Anschein, dass Deutschland in Bezug auf Kommunikationstechnik hinterherhinkt“, resümiert Dr. Hans-Peter Petry, der Vorsitzende des DeSK. Doch Projekte wie die S-NET-Mission zeigten, dass es anders gehe. Junge Menschen, die sich in die Entwicklung innovativer Kommunikationstechniken einbrächten, seien keine Seltenheit mehr. Dazu möchte das DeSK beitragen.


Info

Die UHF-Bodenstation im Backnanger DeSK-Showroom kann ab Ende März im Rahmen von Führungen besichtigt werden. Terminvereinbarung unter ) 0 71 91/1 87 83 13.


DeSK

Unternehmen, wissenschaftliche Einrichtungen und Hochschulen aus dem Bereich der Satellitenkommunikation haben sich im Jahr 2008 im Deutschen Zentrum für Satelliten-Kommunikation (DeSK) zusammengeschlossen.

Dies fördert einerseits die Zusammenarbeit, andererseits werden Aktivitäten zur Fachkräftegewinnung durchgeführt. Ferner betreibt das DeSK einen Showroom zum Thema „Satellitenkommunikation“ in Backnang.