Forschung

Internet per Laser aus dem Weltall

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 bei der Entwicklung der Technologie führend.
Von dpa /
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ForschungKönnte Laser-Technik nach der Glasfaser kommen? 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, einem vom DLR ausgegliederten Tochter-Unternehmen.

Aufstrebende Pläne

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 10 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.

Alter Ansatz mit Renaissance

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."

Deutschland ist Zentrum der Entwicklung

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."

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