Optischer Transceiver

Weltraumschrott vermeiden - Satelliten leben länger

9. November 2022, 7:03 Uhr | Heinz Arnold
Das iSSI (intelligent Space System Interface) der iBoss GmbH, in dem der »LiFi Gigadock«-Transceiver des Fraunhofer IPMS verbaut ist.
Das iSSI (intelligent Space System Interface) der iBoss GmbH, in dem der »LiFi Gigadock«-Transceiver des Fraunhofer IPMS verbaut ist.
© iBoss GmbH

Das Fraunhofer IPMS hat einen optischen Transceiver entwickelt, der hilft, Satelliten künftig im Baukastensystem zu erstellen, um ihre Lebensdauer zu verlängern und Weltraumschrott zu vermeiden.

Den »Li-Fi GigaDock«-Transceiver hat das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS für die Datenübertragung mit Licht auf kurze Distanzen und hohen Datenraten ausgelegt. Er ist für den Datentransfer zwischen den Bauteilen zuständig. iBoss hat den Transceiver bereits in sein »intelligent Space System Interface« (iSSI) integriert, das sich seit Februar 2022 zu Testzwecken auf der Raumstation ISS (International Space Station) befindet. 

In der Raumfahrt herrscht internationaler Konsens, was die Modularität von künftigen Satellitensystemen anbelangt. Zukünftig sollen sich solche Systeme wie im Baukastensystem flexibel auseinander und wieder zusammenbauen lassen. Der Vorteil bei modularen Plug & Play-Systemen besteht darin, dass sich defekte Bauteile austauschen lassen und so die Lebensdauer und Funktion eines Satelliten deutlich erhöht werden kann. Am Ende ihrer Lebenszeit verglühen Satelliten entweder in der Erdatmosphäre oder verbleiben im Erdorbit. In der Konsequenz entsteht Weltraumschrott, der schon heute enorme Kosten und Aufwand erzeugt und in der bemannten Raumfahrt zur echten Lebensgefahr werden kann. Die neue Satellitengeneration soll daher die althergebrachte Architektur durch ein nachhaltigeres und modular aufgebautes Konzept ersetzen.


Um Module direkt im Weltraum flexibel an- und abmontieren zu können sind vor allem einfach zu koppelnde und standardisierte Bausteine wichtig. Neben der mechanischen Koppelung der einzelnen Module geht es im Wesentlichen darum, den Daten- und Energietransfer zwischen den einzelnen Bausteinen zu gewährleisten, um auf diese Weise Satelliten beliebig kombinieren zu können. Die RWTH Aachen hat deswegen schon vor Jahren ein Patent angemeldet, das nun über die Ausgründung der iBOSS GmbH als iSSI (intelligent Space System Interface) auf den Markt gebracht wurde und eine Standardschnittstelle für solche Systeme bildet.

 
Entwicklung des Fraunhofer IPMS im All


Ein Teil des Interface ist eine Entwicklung des Fraunhofer IPMS und auch bekannt unter dem Namen »Li-Fi GigaDock«. Den Kern der Technologie bildet ein optisch drahtloser Transceiver, ein hochintegrierter Baustein, der eine kontaktlose Voll-Duplex und bidirektionale Datenübertragung mit einer Datenrate bis zu 5 Gb/s ermöglicht. Die mögliche Übertragungsdistanz der optischen Datenschnittstelle liegt bei fünf Zentimetern. Auch bei der Übertragung von Rotor zu Stator kann der Baustein eingesetzt werden, weil der Transceiver selbst bei hohen Drehzahlen einwandfrei funktioniert. »Aufbauend auf dieser Komponente hat das Fraunhofer IPMS für iBOSS ein Kommunikationsmodul entwickelt, das es nun auch in das All geschafft hat, genauer gesagt sogar auf die ISS«, freut sich Alexander Noack, Entwicklungsleiter für die optische drahtlose Kommunikation. »Neben der Raumfahrt findet man die Komponente in industriellen Kommunikationssystemen, in der Medizintechnik als auch in Docking-Applikationen«, erklärt er weiter.

Im Februar flog das Interface zu Test- und Demonstrationszwecken in den Weltraum und wurde durch einen Roboter erstmalig am japanischen Teil der ISS montiert. Bis Mitte Dezember soll das Modul dort verbleiben und seine Einsatzfähigkeit unter Vakuumbedingungen und Strahlungseinfluss beweisen.

Interessierte können sich auf der Messe Electronica in München vom 15. bis 18. November 2022 über die Technologie informieren. Das Fraunhofer IPMS stellt seine LiFi-Entwicklungen in Halle B4 (Stand B4.258) aus.


 

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