Anfang dieses Monats schickte die bemannte Mondmission „Artemis II“ der National Aeronautics and Space Administration (NASA) vier Astronauten erfolgreich in die Mondumlaufbahn und setzte bei der Mission erstmals in großem Maßstab ein Laserkommunikationssystem der neuen Generation ein, um hochauflösende Bilder in Echtzeit zurück zur Erde zu übertragen.Zu den für die Empfangsaufgaben zuständigen Bodenstationen zählen dabei nicht nur die in den USA stationierten Hauptstationen der NASA, sondern auch eine Reihe kostengünstiger Experimentalterminals, die gemeinsam von den Startups Observable Space und Quantum Opus gebaut und an der Australian National University stationiert wurden.

Berichten zufolge empfing diese Gruppe experimenteller Terminals erfolgreich Laserdatensignale von der den Mond umkreisenden Raumsonde Orion mit einer Downlink-Rate von 260 Megabit pro Sekunde und wurde zur Übertragung von Daten wie Bildern und Videos verwendet, die während der Mission aufgenommen wurden. Die beiden Unternehmen sagten, dass dieses Ergebnis beweise, dass der Aufbau von Hochdurchsatz-Datenverbindungen zwischen der Erde und Raumfahrzeugen im Weltraum nicht unbedingt teure dedizierte Einrichtungen erfordere und dass auch relativ kostengünstige Systeme kompetent sein können.

Das Terminal ist dafür verantwortlich, das Lasersignal von Orion mit dem von Observable Space bereitgestellten Teleskop und der Software zu erfassen und zu synchronisieren und die Daten anschließend durch den von Quantum Opus entwickelten Photonensensor zu dekodieren. Die beiden Unternehmen sagten, dass die Gesamtkosten dieses Systems im Vergleich zu den herkömmlichen „maßgeschneiderten“ Empfangseinrichtungen für die Weltraumkommunikation, die oft Investitionen in zweistelliger Millionenhöhe erfordern, weniger als 5 Millionen US-Dollar betragen und der Kostenvorteil sehr erheblich ist. Bei dieser Demonstration haben die Hauptempfangsstationen der NASA in Kalifornien und New Mexico zusammen mit kostengünstigen Versuchsterminals in Australien erfolgreich 4K-Videostreams vom Mondflug empfangen und dekodiert.

Die NASA hat in den letzten Jahren die Demonstration der Laserkommunikationstechnologie im Weltraum weiter vorangetrieben, unter anderem im Rahmen einer Asteroidenmission, um eine Datenverbindung mit einem Raumschiff 218 Millionen Meilen von der Erde entfernt zu demonstrieren. Im Vergleich zur Hochfrequenzkommunikation, die immer noch die gängige Wahl ist, bietet die Laserkommunikation erhebliche Vorteile in Bezug auf Bandbreite und Datendurchsatz und gilt als Schlüsseltechnologie zur Deckung des Datenbedarfs künftiger Weltraumforschungsmissionen und großer Satellitennetzwerke. Allerdings wird die Laserkette leicht durch Wolken und Wetter beeinträchtigt und muss eine klare Sichtlinie zum Ziel aufrechterhalten. Daher erfordert das Layout der Bodenstation einen verteilten Einsatz über Regionen und Längengrade, um die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit zu verbessern. Diesmal haben wir uns dafür entschieden, eine Station in Australien außerhalb der kontinentalen Vereinigten Staaten zu errichten, gerade weil wir den Zeitraum auf der anderen Seite der Erde abdecken wollten.

Josh Casada, Mitbegründer von Quantum Opus und ehemaliger amerikanischer Astronaut, wies darauf hin, dass auf den ersten „Earthrise“-Fotos der Artemis-II-Astronauten der erste Kontinent, der auf dem Bild erschien, Australien war, was auch dieser Demonstration der Errichtung einer Station in Australien einen besonderen symbolischen Charakter verleiht.

Nach der Mission sagte Dan Roark, CEO von Observable Space, dass diese Mission bewiesen habe, dass die Laserdaten-Downlink-Verbindung vom Weltraum zur Erde über die Voraussetzungen für eine Kommerzialisierung und einen groß angelegten Einsatz verfügt. Derzeit werden Laserverbindungen häufig in der Raum-zu-Weltraum-Kommunikation zwischen Satelliten eingesetzt. Allerdings wurde es in der Vergangenheit kaum genutzt, um Daten direkt vom Weltraum zur Erde zu übertragen. Ein wichtiger Grund ist, dass die Kosten zu hoch sind. Rolke glaubt, dass wir mit dem Aufkommen ähnlicher kostengünstiger Terminallösungen beginnen können, uns den Einsatz eines Laser-Bodenempfangsnetzwerks vorzustellen, das für verschiedene Satellitensysteme auf der ganzen Welt offen ist.

Er gab bekannt, dass Observable Space plant, den Ausbau dieses Netzwerks im nächsten Jahr und darüber hinaus voranzutreiben, die vollständige Strategie jedoch noch nicht bekannt gegeben wurde. Hinsichtlich der Geschäftsmodelle prüft das Unternehmen mehrere Wege, darunter den unabhängigen Aufbau und Betrieb von Bodenstationsnetzwerken, die Zusammenarbeit mit bestehenden „Ground Station-as-a-Service“-Anbietern (Ground Station-as-a-Service) oder die Zusammenarbeit mit Betreibern extrem großer Satellitenkonstellationen, die selbst wichtige Infrastrukturen aufbauen und unterhalten. Seiner Ansicht nach liegt der Schlüssel unabhängig davon, welcher Weg eingeschlagen wird, darin, die High-End-Laserkommunikationsfähigkeiten im Weltraum, die bisher nur für den Einsatz in wenigen Missionen „angepasst“ wurden, in eine normalisierte Infrastruktur umzuwandeln, die bei Bedarf und in großem Umfang genutzt werden kann.

Angetrieben durch die „Artemis“-Rückkehr zum Mond steigt die Nachfrage nach Hochleistungsdaten wie Bildern und Videos von Weltraummissionen weiter, während auch die Nachfrage von kommerziellen Satellitenbetreibern in Bereichen wie Erdbeobachtung, Breitband-Internet und wissenschaftlichen Nutzlasten rasant wächst. Branchenbeobachter glauben, dass die Laserkommunikationsdemonstration während des Artemis-II-Fluges um den Mond nicht nur ein konzentrierter Test der mehrjährigen technischen Roadmap der NASA ist, sondern auch ein realistisches Modell für private Unternehmen darstellt, sich am Aufbau einer globalen Laserkommunikationsinfrastruktur zu beteiligen. Mit der Reife kostengünstiger optischer Terminals und Photonendetektionstechnologie wird erwartet, dass sich der kommerzielle Wettbewerb und die Zusammenarbeit rund um das optische Hochdurchsatz-Kommunikationsnetzwerk „Weltraum-Erde“ in den nächsten Jahren auf globaler Ebene beschleunigen.