Laser im Weltraum Start-up in der Stratosphäre - Daten-Revolution im Weltall
München · Bei Laser im Weltraum denken viele Menschen an "Star Wars". Die Technik könnte bald ihren Durchbruch im All erleben - nicht als Waffe, sondern in der Datenübertragung. Deutsche Firmen sind führend.
Steigende Datenmengen lassen die Übertragung per Funk an Kapazitätsgrenzen stoßen - im All könnte sich daher Laser-Technik durchsetzen. Firmen aus Deutschland spielen bei der Entwicklung des an "Star Wars" erinnernden Verfahrens eine führende Rolle.
Ein Hauptvorteil von Laserstrahlen liegt in der größeren Kapazität. Der Weltrekord im Funk liegt bei 36 Gigabit pro Sekunde. Mit Laser erreichten Forscher des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums (DLR) in Oberpfaffenhofen bei München fast das fünfzigfache Volumen: 1,7 Terabit pro Sekunde. "Bei Funk gibt es eine physikalische Grenze, die Frequenz ist bei Laser wesentlich höher", erklärt Wolfram Peschko, Vorstandschef der Mynaric AG, einer Ausgründung aus dem DLR.
Das Start-up aus dem Münchner Vorort Gilching hat ehrgeizige Pläne. "Wir haben einen anderen Ansatz als klassische Space-Firmen, die von großen Staatsaufträgen leben und aufwendige Einzelanfertigungen herstellen", sagt Peschko. "Wenn die ein Projekt anfassen, dauert das Jahre und wird richtig teuer. Wir kommen aus dem privat finanzierten Bereich, unsere Entwicklungszeiten sind relativ kurz." Als interessiert gelten unter anderem Facebook, Google und SpaceX, das Raumfahrtunternehmen des Tesla-Gründers Elon Musk.
Die global übertragene Datenmenge vervielfacht sich alle paar Jahre. "Der Bedarf liegt derzeit bei etwa 10 Gigabit pro Sekunde, in ein paar Jahren sind es wahrscheinlich 100 Gigabit", schätzt Peschko.
Kabellose Laserkommunikation sei zudem wesentlich kostengünstiger als Glasfaserkabel. "Wenn Sie alles vergraben, wird es unglaublich teuer. Hierdurch werden Netzwerke in der Luft mit Hilfe unserer Technologie bis zum Faktor zehn billiger als klassische Netzwerke am Boden." Optische Übertragung ist in vielen Varianten möglich: vom Satelliten oder Flugzeug zum Boden ebenso wie von Satellit zu Satellit oder von Flugzeug zu Flugzeug. "Was wir brauchen, ist ein alternatives Internet in der Luft", sagt Peschkos Vorstandskollege Markus Knapek.
Die ersten Experimente mit optischer Kommunikation im Weltraum gab es bereits vor Jahrzehnten, berichtet Harald Hauschildt, Leiter des Programms für "Secure and Laser Communication Technology" bei der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA. Erste Terminals für Anwendungen im Weltraum seien mit 200 bis 300 Kilogramm Gewicht aber sehr schwer gewesen. "Heute ist das ein Wachstumsmarkt", sagt der Astrophysiker.
Im Aufbau ist in Kooperation der Raumfahrtbehörde mit Airbus ein europäisches Satellitensystem zur Datenübertragung (EDRS). "Im Rahmen des weltweit einmaligen EDRS-Programms werden bereits täglich Daten über Laser von den Copernicus-Erdbeobachtungssatelliten an EDRS und von dort zum Boden übermittelt", so Hauschildt. "Ein Satellit ist bereits im Orbit, ein zweiter ist im Bau." Man könne große Mengen an Daten über Zehntausende Kilometer direkt übertragen. "Heute werden Daten noch optisch empfangen und in Funkwellen umgewandelt. Wir würden das Ganze gern so weit wie möglich optisch machen."
Die Grundlagenforschung läuft am DLR. Wissenschaftler Christian Fuchs und seine Kollegen arbeiten unter anderem an einer weiteren Erhöhung der Datenraten. Mit 1,7 Terabit pro Sekunde bei einem Boden-zu-Boden-Versuch sei das DLR Weltrekordhalter, sagt der Leiter des Bereichs optische Kommunikationssysteme. Kapazitätsengpässe bei der Datenübertragung per Funk gebe es aber jetzt schon: "Es ist gerade bei Satelliten schwierig, noch Funklizenzen zu bekommen." Optische Kommunikation hat nach Fuchs' Worten daher auch einen ganz praktischen Vorteil. "Man kann die Systeme ohne Lizenz betreiben."
Doch gibt es bei der optischen Datenübertragung technische und physikalische Hürden zu überwinden. Laserstrahlen sind gebündeltes Licht. "Durch Bewölkung oder Nebel hindurch lassen sich keine Daten übertragen." Auch in größeren Höhen kann es Störungen geben.
Treibender Faktor bei der Nachfrage nach höheren Datenkapazitäten sei die Industrie, sagt Peschko: "Die Leute, mit denen wir reden, wollen solche Systeme bis Mitte des nächsten Jahrzehnts aufgebaut haben."
