G. Rossmanith, V. Schwarz, J. Dalhoff, F. Jaus, J. Scharringhausen

Das Europäische Datenrelaissatellitensystem (European Data Relay Satellite System, EDRS) ist eine kommerzielle Raumfahrtmission mit dem Ziel, niedrig fliegenden Satelliten eine einzigartige Hochgeschwindigkeits-Datenverbindung zum Boden anzubieten. Dies wird am heutigen Satellitenmarkt immer wichtiger: Durch die ständig anwachsende Anzahl an Satelliten im Orbit kombiniert mit ebenfalls ansteigenden Datenmengen, welche zur Erde übertragen werden müssen, werden immer höhere Datenübertragungsraten benötigt. Diese Datenmengen werden klassischerweise über Bodenstationen im Radiofrequenzbereich (z.B. Ka-, S-, oder X-Band) zur Erde übertragen. Die Zeit eines Überfluges über einer Bodenstation ist jedoch auf wenige Minuten begrenzt. Darüber hinaus muss abgewartet werden, bis der Satellit eben diese Bodenstation überfliegt - was im Fall von zeitkritischen Daten den Nutzen schmälern oder sie gänzlich unbrauchbar machen kann. An diesen zwei Problemen setzt das Konzept von EDRS an: Satelliten im geostationären Erdorbit dienen als Relais-Station, und sind somit für niedrig fliegende Satelliten für nahezu die Hälfte ihres Orbits erreichbar. Zusätzlich wird die Datenübertragung von Satellit zu Satellit per Laser durchgeführt, was eine schnelle Datenrate und eine hohe Abhörsicherheit ermöglicht. Aktuell besteht EDRS aus zwei geostationären Knoten: EDRS-A ist eine Nutzlast auf dem Eutelsat-9B Satelliten, welcher 2016 gestartet wurde. Drei Jahre später hatte EDRS-C seinen Launch. Dieser besteht im Gegensatz zu EDRS-A aus einem eigeneständigen, dedizierten Satelliten. Beide Komponenten werden vom Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum (German Space Operations Center, GSOC) betrieben, welches Teil des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist. Das EDRS Programm selbst ist ein Public Private Partnership zwischen der ESA und Airbus Defence and Space als Hauptvertragspartner der Industrie. Die für die Datenverbindung benutzten Laser Communication Terminals (LCTs) wurden von der Firma TESAT Spacecom entwickelt und hergestellt. Beim Satellitenbus von EDRS-C handelt es sich um die SmallGEO Plattform, welche von OHB produziert wird. Zusätzlich zur Hauptnutzlast, bestehend aus den LCTs, ist noch ein Ka-Band Transponder sowie ein Strahlungsmonitor Teil der EDRS Mission. Das EDRS System ist in der aktuellen Form in der Lage, bis zu 200 Datenverbindungen pro niedrig fliegendem Satellit pro Tag zu unterstützen. Bis Anfang nächsten Jahres werden sieben Kunden-Satelliten sowie eine Ka-band Antenne auf dem Columbus-Modul der Internationalen Raumstation ISS den Service von EDRS genutzt haben. Diese hohe Anzahl an Nutzern und die hohen technischen und organisatorischen Anforderungen stellen den Betrieb am GSOC vor hohe Herausforderungen. Dieses Paper gibt einen Überblick über die EDRS Mission, mit einem Fokus auf das Betriebskonzept und dessen Entwicklungen aus Perspektive des GSOC.

The European Data Relay Satellite System (EDRS) is a commercial space mission aimed at providing low-flying satellites with a unique high-speed data link to the ground. This is becoming increasingly important in todays satellite market: Due to the constantly increasing number of satellites in orbit combined with the increasing amounts of data that have to be transmitted to Earth, ever higher data transmission rates are required. These amounts of data are traditionally transmitted to earth via ground stations in the radio frequency range (e.g. Ka, S or X band). However, the time spent flying over a ground station is limited to a few minutes. In addition, you have to wait until the satellite flies over this ground station - which, in the case of time-critical data, can reduce the benefit or make it completely unusable. The EDRS concept addresses these two problems: satellites in geostationary Earth orbit serve as relay stations and are therefore accessible to low-flying satellites for almost half of their orbit. In addition, data transmission from satellite to satellite is carried out by laser, which enables a fast data rate and a high level of security against interception. EDRS currently consists of two geostationary nodes: EDRS-A is a payload on the Eutelsat-9B satellite, which was launched in 2016. EDRS-C was launched three years later. In contrast to EDRS-A, this consists of an independent, dedicated satellite. Both components are from German Space Control Center (German Space Operations Center, GSOC), which is part of the German Aerospace Center (DLR). The EDRS program itself is a public private partnership between ESA and Airbus Defense and Space as the main industry contractor. The Laser Communication Terminals (LCTs) used for the data connection were developed and manufactured by the company TESAT Spacecom. The EDRS-C satellite bus is the SmallGEO platform, which is produced by OHB. In addition to the main payload, consisting of the LCTs, a Ka-band transponder and a radiation monitor are part of the EDRS mission. The EDRS system in its current form is capable of supporting up to 200 data connections per low-flying satellite per day. By the beginning of next year, seven customer satellites and a Ka-band antenna on the Columbus module of the International Space Station (ISS) will have used the EDRS service. This high number of users and the high technical and organizational requirements pose major challenges for operations at the GSOC. This paper provides an overview of the EDRS mission, with a focus on the operational concept and its developments from a GSOC perspective.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2023, Stuttgart

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2023

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 6 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2023121512003949481377

10.25967/610363

Laserkommunikation, Relais-Satellit

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Rossmanith, G.; Schwarz, V.; et al. (2023): EDRS - Betrieb der Datenautobahn im Weltall. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/610363. urn:nbn:de:101:1-2023121512003949481377.

15.12.2023