Größere Leitungen im Weltraum für die Bewältigung der Datenexplosion
Die Beobachtung des Planeten vom Weltraum aus könnte dazu beitragen, Katastrophen zu bewältigen und den Klimawandel zu überwachen sowie Landwirten und Menschen dabei helfen, die Entwicklung der natürlichen Pflanzen- und Tierwelt zu verfolgen. Allerdings wird das Potential der Erdbeobachtung durch die mangelnde Fähigkeit geschmälert, die Daten von den Satelliten wieder zurück zur Erde zu schicken. Forscher des RAVEN-Projekts arbeiten derzeit daran, diesen Engpass durch die Entwicklung optischer Speiseverbindungen zu beheben, die dies in Echtzeit realisieren können. Bis vor nicht allzu langer Zeit hätte ein Satellit 100 Millionen EUR gekostet und die Größe eines Doppeldeckerbusses gehabt. Doch das Aufkommen von kleineren, billigeren Würfelsatelliten ist dabei, all dies zu verändern und dadurch die Eintrittsbarrieren in den Weltraum zu senken. „Während der Weltraum früher von Regierungsbehörden dominiert wurde, geht es jetzt mehr darum, Geschäfte zu machen“, so John Mackey, RAVEN-Projektkoordinator und Geschäftsführer von mBryonics in Galway, Irland. Ein Beispiel sind die von ehemaligen NASA-Wissenschaftlern im Jahr 2010 gegründeten Planet Labs, die vor kurzem mit der täglichen Abbildung der Erde begonnen haben. Abgenutzte Leitungen Solche Initiativen erzeugen regelmäßig Petabytes an Daten. Allerdings weisen die Leitungen, die die Daten zur Erde bringen sollen, bereits erste Abnutzungsspuren auf. An dieser Stelle kommt RAVEN ins Spiel. „Wir schaffen völlig neue Leitungen für Satelliten-Computer, die die Art und Weise, wie Satelliten für Kommunikationszwecke genutzt werden können, wahrscheinlich revolutionieren werden“, erklärt Mackey. mBryonics entwickelte eine intelligente Architektur für die optische Kommunikation im Weltraum, die eine Konstellation von Satelliten automatisiert und transparent miteinander verbindet und ein virtualisiertes Bodensegment erstellt. „Sie minimiert die Anzahl der benötigten Bodenstationen und ermöglicht es einem, die Daten runter zur Erde zu bekommen ... und zwar nahezu in Echtzeit“, so Mackey. Dieses Photonik-System kann nicht nur zehn Gigabyte Daten pro Sekunde verarbeiten, sondern ist auch wesentlich leichter und billiger als bestehende Lösungen. „Wir haben es geschafft, das gesamte System (Größe, Gewicht und Stromverbrauch) durch ein revolutionäres Verfahren zu verkleinern. Außerdem fällt der Preis auch wesentlich geringer aus, so dass es für kleine Plattformen und Massenproduktion geeignet ist“, erklärt Mackey. Optische Gehirne Das Team entwickelte ein ArcLight ™-Modem, d. h. ein optisches softwaredefiniertes Netzwerk, das als eine Art optisches Gehirn fungiert und es Satelliten ermöglicht, miteinander zu kommunizieren. Sie haben auch RAVEN-Fördermittel verwendet, um das Potenzial der Erdbeobachtung von Höhenplattformen aus zu erforschen, z. B. unter Verwendung von Ballonkonstellationen, Luftschiffen oder Drohnen, die 20 Kilometer über der Erde in der Stratosphäre fliegen. Neben der Weiterentwicklung der Technologie nutzte mBryonics die sechsmonatige Laufzeit von RAVEN, um sich mit den wichtigsten Interessengruppen im Bereich Satelliten-Computer darüber zu unterhalten, was sie von einem Photonik-System erwarten. „H2020 ist ein gutes Gesprächsthema, da es Prestige vermittelt“, so Mackey. Das Team verfügt nun über einen Prototyp für ein adaptives optisches Phased-Array-Speisesystem und plant, RAVEN-II-Fördermittel zu beantragen, um diesen weiterentwickeln zu können. Die Zukunft sieht ziemlich vielversprechend für diese Art von Technologie aus, glauben sie, und zwar nicht nur für die Erdbeobachtung. Die bevorstehende Datenexplosion, die von Entwicklungen wie dem Start des 5G-Mobilfunks im Jahr 2020 angetrieben wird, bedeutet für uns, dass unsere bestehenden Netzwerke nicht in der Lage sein werden, all dies zu bewältigen, prognostiziert Mackey. „Die Einführung des 5G-Netzes wird zu einer gewaltigen Datenkrise führen – erdgestützte Systeme werden überfordert sein und Satellitensysteme werden ihre eigenen Backhaul-Daten als eine Art alternative Routingoption nutzen“, sagt er, „das bidirektionale Speisesystem wird dabei der Schlüssel zur Lösung sein, da man nicht darum herumkommen wird, die Daten auf eine intelligente Weise zu senden.“
Schlüsselbegriffe
RAVEN, optische Speiseverbindungen, Satelliten-Computer, Erdbeobachtung, Photonik, 5G, Datenexplosion, kleine Satelliten, adaptive Optik, Phased-Arrays, Virtualisierung