TP5 · Communication with Nanosatellites

TP5 · Kommunikation mit Kleinstsatelliten

Project lead: DLR & Micro-Epsilon

Projektleitung: DLR & Micro-Epsilon

Subproject 5 focuses on the development and optimization of communication systems for nanosatellites, with particular emphasis on new optical communication technologies. The German Aerospace Center (DLR) has developed the world’s smallest commercially available laser communication terminal, designed specifically for use on small and nanosatellites. Within the FORnanoSatellites research consortium, the DLR deals with aspects of miniaturization on the telecommunications side of nanosatellites.

Das Teilprojekt 5 fokussiert sich auf die Entwicklung und Optimierung von Kommunikationssystemen für Kleinstsatelliten mit besonderem Schwerpunkt auf neuen optischen Kommunikationstechnologien. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat das kleinste kommerziell verfügbare Laserkommunikationsterminal der Welt entwickelt, welches speziell für den Einsatz auf Klein- und Kleinstsatelliten gedacht ist. Im Rahmen des Forschungsverbundes FORnanoSatellites beschäftigt sich das DLR mit Aspekten der Miniaturisierung bei der Telekommunikationsseite von Kleinstsatelliten.

The development of compact communication modules is at the center of the subproject. Special micro-mirror systems for laser communication between satellites and for communication between satellites and ground stations or aircraft are investigated. These so-called Fast-Steering-Mirror (FSM) systems provide rapid alignment of the mirrors in order to maintain communication, for example, between satellites up to 5,000 km apart and moving at 25,000 km/s, in a way that cannot be intercepted.

Die Entwicklung kompakter Kommunikationsmodule steht im Mittelpunkt des Teilprojekts. Dabei werden spezielle Mikrospiegelsysteme für die Laser-Kommunikation zwischen Satelliten untereinander und für die Kommunikation zwischen Satelliten und Bodenstationen oder Flugzeugen untersucht. Diese sogenannten Fast-Steering-Mirror (FSM)-Systeme sorgen für eine schnelle Ausrichtung der Spiegel, um die Kommunikation zwischen beispielsweise bis zu 5.000 km entfernten und sich mit 25.000 km/s bewegenden Satelliten abhörsicher aufrecht zu erhalten.

Tesat’s world-smallest satellite terminal is considered in the project and is to be integrated into a nanosatellite for the first time. A special number-cruncher processor is developed as part of the payload computer to control the satellite terminal. The commanding of the satellite terminal, including the adjustment of the micro-optics, is realized by a special core developed in subproject 2.

Das weltweit kleinste Satellitenterminal von Tesat wird im Projekt berücksichtigt und soll erstmalig in einem Kleinstsatelliten integriert werden. Für die Ansteuerung des Satellitenterminals wird ein spezieller Number-Cruncher-Prozessor als Teil des Payload-Computers entwickelt. Die Kommandierung des Satellitenterminals inklusive der Justierung der Mikrooptiken wird durch einen in Teilprojekt 2 entwickelten Spezialkern realisiert.

Inter-satellite links for constellations are investigated to enable communication between several satellites in a formation. This is particularly important for satellite networks that are to ensure continuous coverage and data transmission. High-rate communication for Earth observation data is another focus, since the recorded multispectral images and sensor data must be transmitted efficiently to Earth.

Inter-Satellite-Links für Konstellationen werden untersucht, um die Kommunikation zwischen mehreren Satelliten in einer Formation zu ermöglichen. Dies ist besonders wichtig für Satellitennetze, die eine kontinuierliche Abdeckung und Datenübertragung gewährleisten sollen. Die Hochratenkommunikation für Erdbeobachtungsdaten ist ein weiterer Schwerpunkt, da die aufgenommenen multispektralen Bilder und Sensordaten effizient zur Erde übertragen werden müssen.

The software-defined radio implementation offers flexibility in adapting communication protocols and frequency bands. In addition to the frequency bands currently in use, future communication standards for satellite production are developed, also taking the necessary production aspects into account, in particular the use of automatable measurement and test technology.

Die Software-Defined Radio Implementierung bietet Flexibilität bei der Anpassung der Kommunikationsprotokolle und Frequenzbänder. Neben den aktuell genutzten Frequenzbändern werden zukünftige Kommunikationsstandards für die Satellitenproduktion erarbeitet, wobei auch die notwendigen Produktionsaspekte berücksichtigt werden, insbesondere die Verwendung automatisierbarer Mess- und Prüftechnik.

Ground station concepts and the network architecture are developed to ensure a reliable connection between the nanosatellites and the ground stations. The integration of the test environment into the digital production environment of small-satellite production is an important aspect for increasing the reliability of the assemblies and reducing test times. Automated and parallelized tests of radio subsystems are demonstrated, using measurement equipment and devices for orbit simulation.

Bodenstationskonzepte und die Netzwerkarchitektur werden entwickelt, um eine zuverlässige Verbindung zwischen den Kleinstsatelliten und den Bodenstationen zu gewährleisten. Die Integration der Testurgebung in die digitale Produktionsumgebung der Kleinsatellitenproduktion ist ein wichtiger Aspekt, um die Zuverlässigkeit der Baugruppen zu erhöhen und Testzeiten zu reduzieren. Automatisierte und parallelisierte Tests von Radio-Subsystemen werden demonstriert, wobei Mess-Equipment und Geräte für Orbitsimulationen zum Einsatz kommen.