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TDRSS (Tracking and Data Relays Satellite System)

Montag 19.5.2008: Vom Nutzen eines Netzes von Datensatelliten

Satelliten haben ein Problem: Je näher sie der Erde sind, desto schneller flitzen sie von der Erde aus gesehen über den Horizont. Ein Satellit in etwa 500 km Höhe hat z.B.. zu einer Bodenstation nur etwa 5-15 Minuten lang Kontakt. Noch schlimmer: Da sich die Erde um ihre eigene Achse dreht, passiert der Satellit beim nächsten Umlauf ein Gebiet weiter westlich. Wie weit westlich, hängt von der Bahnneigung und den Bahnabmessungen (Ellipse, Kreis, Abstände) ab. Es können bei einer niedrigen kreisförmigen Bahn bis zu 2500-3000 km sein, so dass der Satellit dann schon außerhalb des Empfangsbereiches ist, und man nur etwa 1-2 mal Kontakt mit ihm pro Umlauf hat.

Was kann man dagegen tun? Nun es gibt eine Reihe von Lösungen. Wenn die Bahn nicht durch die Beobachtungen vorgegeben ist, so ist eine äquatoriale oder polare Bahn günstig. Die äquatoriale ist dabei die bessere. Ein Satellit der parallel zum Äquator seine Bahn zieht, passiert jeden Punkt am Äquator pro Umlauf genau einmal. Immerhin eine Verbesserung pro Bodenstation von einem Kontakt pro Tag auf einen pro Umlauf, also etwa 10 mal öfters Kontakt. Mit etwa einem Dutzend Bodenstationen könnte man den ganzen Orbit abdecken (abhängig von der Bahnhöhe). Bei einer Reihe von astronomischen Satelliten, die mit einer Scout Rakete von einer Startplattform vor Kenias Küste aus gestartet wurden, hat man dies z.B. so gemacht. Das Bild rechts zeigt den "Groundtrack", die Abbildung des Fußpunkts auf der Erde unter dem Satelliten. Der Satellit ist HESSI, ein Röntgensatellit, der sich in einer Bahn mit 38 Grad Inklination befindet. Damit überfliegt er den Bereich von -38 bis + 38 Grad Breite, mit den 6 Bodenstationen die Daten empfangen können.

Ein polarer Satellit passiert pro Umlauf einmal die Pole. In Polnähe stationierte Empfangsstationen (praktisch nur möglich nahe des Nordpols in Russland, Grönland, Spitzbergen, Kanada und Alaska) haben dann auch einen Funkkontakt pro Umlauf, man kann aber nicht mit mehr Stationen dann den ganzen Umlauf abdecken, da in niederen Breiten es nach wie vor eine Verschiebung pro Orbit gibt. Zahlreiche Erdbeobachtungssatelliten, die ja aus polaren Bahnen auch die ganze Erde abbilden können (jede Bahn mit niedrigerer Inklination deckt nur ein Teilgebiet bis zum Breitengrad der Inklination) nutzen diese Bahnen. Sehr viele Bodenstationen sind nahe der Polgebiete. Die ESA hat z.B. einen ganzen Empfangskomplex in Nordnorwegen bei Kiruna.

Jede Bahn dazwischen macht sehr viele Bodenstationen notwendig. Das ist dumm, denn die wichtigsten Startplätze liegen in mittleren Breiten und die Bahnen niedrigster Energie haben dann als Bahnneigung den Breitengrad des Startorts, der dann zwischen 28.8 Grad (Cape Canaveral) und 51.7 Grad (Baikonur) liegt.

Eine andere Lösung ist es weiter weg von der Erde zu gehen. Dann sinkt aber die Nutzlast einer Rakete, da man Hebearbeit verrichten muss (warum soll es einer Rakete anders gehen, als Ihnen, wenn sie mal in einem Hochhaus das Treppenhaus genommen haben, dann wissen sie was Hebearbeit ist). Zudem sinkt bei Erdbeobachtungssatelliten mit steigender Entfernung die Auflösung, d.h. will man eine bestimmte Auflösung beibehalten, dann muss die Optik zum Vergrößern größer werden und wiegt mehr. Das ist also keine gute Lösung. Für Wettersatelliten ist es jedoch ein guter Kompromiss. Um das Wetter vorhersagen zu können, braucht man keine hochauflösenden Bilder. Bilder mit einer Auflösung von 1 km/Pixel reichen dafür locker aus. Dafür sieht man aus 1400 km Entfernung aber auch mehr von der Erde und kann größere Gebiete auf einmal ablichten. Daher umkreisen Wettersatelliten üblicherweise die Erde in Bahnen oberhalb von 1000 km Höhe.

Das TDRSS System

Noch besser wäre es allerdings, man hätte dauernden Funkkontakt wie zu Satelliten im geostationären Orbit. Das dachte sich auch die NASA. Auch umgekehrt wird ein Schuh draus: Ein Satellit im geostationären Orbit hat Funkverbindung zu allen Satelliten auf einer Hemisphäre. Mit zweien, um 180 Grad im Orbit versetzten, kann man zu allen Satelliten eine Verbindung aufbauen.

In den späten siebziger Jahren entwickelte man bei der NASA daher das Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS). Das Ziel war, zum einen Großteil der Bodenstationen überflüssig zu machen. Dadurch sollte man einen dreistelligen Millionenbetrag pro Jahr einsparen - alleine damit wäre das System schon zu finanzieren. Satelliten hätten nun auch je nach Orbithöhe zwischen 95-100 % ihrer Umlaufszeit Kontakt zu einem Satelliten. Die Datenmenge würde so rapide ansteigen. Vor allem aber war das System wesentlich für das Space Shuttle. Anders als frühere Missionen, sollte das Space Shuttle sehr viele wissenschaftliche Experimente im Orbit durchführen. Dabei fielen viel mehr Daten und Videoaufzeichnungen an, als bei früheren bemannten Missionen an. Mit den TDRSS Satelliten machte es erst einen Sinn, denn die Möglichkeit zur Datenspeicherung an Bord waren begrenzt.

Die USA entwickelte so das TDRSS System bestehend aus zuerst 3 Satelliten. Die Satelliten selbst hießen TDRS (ohne das letzte S für "System"). Neben der Nummerierung mit Buchstaben ist auch eine mit Zahlen verbreitet, aber nicht so gängig. Nach 5 Jahren sollten diese durch 3 weitere ersetzt werden. Die TDRSS waren die schwersten bis dahin entwickelten Satelliten. Jeder wog 2268 kg und konnte nur mit einem Space Shuttle mit einer IUS Oberstufe gestartet werden. Der Satellit trägt einen ganzen Antennenwald. Für den Empfang im S-Band in dem damals die meisten wissenschaftlichen Satelliten sandten, gab es 30 Dipolantennen, mit 12 konnte auch gesendet werden. Zwei ausrichtbare Antennen an Auslegern konnten im S und Ku Band senden und empfangen. Sie dienten vor allem Hochgeschwindigkeitsübertragungen. Bei einem Öffnungswinkel von 22 x 28 Grad deckte jede Antenne aber trotzdem noch die ganze Erde und Orbits bis 530 km Höhe ab. Eine kleinere Parabolantenne diente zur Datenübertragung zum Boden.

Die erste Generation konnte bis zu 6 MBit/s im S-Band und 300 MBit/s im Ku Band senden. Der Aufbau des Netzwerkes verzögerte sich durch die Challenger Explosion. Bei dieser ging der zweite Satellit verloren und da man die Satelliten nur mit Space Shuttles starten konnte stand so auch der Aufbau des Netzwerks. Wie wichtig die TDRSS Satelliten waren, zeigt auch, dass der erste Start nach dem Verlust der Challenger wiederum einen TDRSS Satelliten in den Orbit beförderte.

Die NASA hatte 7 Exemplare der ersten Generation bestellt. Zum einen jeweils 3 für die komplette Überwachung im Orbit mit je einem Reserveexemplar, wenn die Lebendauer des ersten Satelliten sich dem Ende zuneigte. Der siebte war das Ersatzexemplar für den verlorenen gegangenen TDRSS-B bei der Explosion der Challenger. Die zweite Generation basierte auf dem kommerziellen Satellitenbus HS-601. Sie war auch leichter und konnte nun mit einer Atlas 2A gestartet werden. Der wesentliche Aufbau ähnelt der ersten Generation, wenngleich es durch den Satellitenbus kleinere Unterschiede gibt (wie z.B. längere Solarpanel). Neu war die Unterstützung des Ka Bandes und die 10 fache Datenrate bei den Einzellinks im S-Band.(bis zu 3 MBit bei maximal 5 Links). Im Ka Band erreichen die Satelliten der zweiten Generation (TDRS H-J) bis zu 800 MBit/s.

Die drei Satelliten der zweiten Generation wurden von 2000-2002 gestartet. Da noch alle jemals in einen Orbit gelangten Satelliten aktiv sind, selbst TDRS-A welcher zuerst in einen Flaschen Orbit gelangte und so einen Großteil seines Lageregelungstreibstoffs schon verbraucht hatte als er den eigentlichen geostationären Orbit erreichte. Er überträgt heute aber nur noch Daten einer Südpol Forschungsstation in die USA).

Zwei weitere TDRSs Satelliten die ebenfalls auf dem HS-601 Bus basieren werden 2012/2013 starten. Die ESA dachte auch einmal an ein eigenes Data Relay System als eigenen Beitrag für die ISS, hat dies jedoch wieder begraben. Und erbringt nun die Leistungen durch das ATV. Die Schwäche des TDRSS ist die begrenzte Anzahl an Hochgeschwindigkeitslinks. Dies ist zum begrenzt durch nur zwei große Parabolantennen, da man für eine hohe Datenübertragung einem Objekt folgen muss.

Auch andere Kunden nutzen TDRS. So wollte Kistler das TDRSS System nutzen um Daten der Trägerrakete beim Start zu übertragen und die Bahn zu verfolgen und die ESA überträgt Daten des ATV, wenn er an die ISS ankoppelt über den Satelliten.

TDRS A-G Technische Daten

TDRS-A bis G waren identisch und wurden von TRW entwickelt und später an die NASA vermietet. Die 2268 kg schwere Satelliten waren an der Grenze dessen was eine IUS Oberstufe transportieren konnte. Sie wurden von der IUS direkt in den geostationären Orbit transportiert. Da die Titan 34D nur maximal 1900 kg mit der IUS transportieren konnte, waren die Satelliten bis zum Einführung der Titan 4 auf den Space Shuttle als Startgerät angewiesen. Die Satelliten waren für eine Betriebszeit von 10 Jahren entwickelt worden. Die geforderte Mindestlebensdauer betrug 7 Jahre.

Die Kosten für die ersten 4 TDRS Satelliten betrugen 900 Millionen Dollar. Später wurde auf 6 Satelliten erweitert. Zuerst war ein privates / staatliches Programm geplant. Daher führten die ersten auch Kommunikationsantennen zur Funkverbindung zu den privat betriebenen Weststar Satelliten mit. Im Jahre 1979 entschloss man sich zu dem Wechsel auf ein rein staatliches System. Die Antennen zum Weststar Empfang waren nun weitgehend sinnlos, beim später nachbestellten Reserveexemplar fielen sie daher weg.

Eine zweite Aufgabe der Satelliten ist die Bahnverfolgung. (Tracking). Neben der Bahnverfolgung von Satelliten wollte man so auch das Risiko eines Verlust eines Satelliten nach dem Start minimieren. Dazu dienen die großen Parabolantennen die im Ku Band nur einen Öffnungswinkel von 0.27 Grad haben (Gemessen an der Abnahme der Signalstärke auf die Hälfte) haben. Im automatischen Modus kann so ein Körper auf 0.22 Grad genau lokalisiert werden, im offenen Modus mit Nachregelung auf 0.06 Grad genau.

TDRSS bestand zuerst aus 3 Satelliten im Orbit, separiert um 130 Grad. Zwei aktive Satelliten für die Kommunikation und ein Reservesatellit. Später wurde das zweite System genutzt um einen besseren Support für Satelliten mit einem Apogäum über 12000 km und einem Perigäum über 2000 km, dies sind vor allem die GPS Satelliten zu verbessern. Die bei dem ersten System vorhandene Lücke über dem indischen Ozean, der den Empfangsbereich bei niedrigen Bahnen auf 85 % begrenzte konnte auch so geschlossen werden. Die Satelliten waren für eine maximale Betriebszeit von 10 Jahren ausgelegt. Jeder Satellit war ausgelegt Daten von und zu um maximal 24 Satelliten zu transportieren. Das Bodennetzwerk hat allerdings nur Fähigkeit maximal 33 Satelliten zu versorgen. Es besteht aus einem Zentralen Komplex bei White Sands und einer Außenstation bei Guam. Der Komplex besteht aus jeweils 3 Satelliten zur Ku/ S Band Kommunikation und 3 baugleichen Antennen für Notfälle und Kommandoübertragung.  Zwei 10 m große Antennen sind für Notfälle im S-Band und Telemetrie Senden/Empfangen vorgesehen und 5 kleinere Antennen mit 4.5 m Größe dienen zur Simulation von Satelliten im Ku und S  Band. Zu einem der beiden Empfangskomplexe hat jeder Satellit Kontakt.

Zwei Solarpanels aus jeweils 3 Segmenten mit 383 x 128 cm Größe. Die 28000 Silizium Solarzellen lieferten 1700 Watt zu Missionsbeginn und noch 1400 Watt nach 10 Jahren. Eine 66 kg schwere Nickelcadmium Batterie lieferte eine maximale Leistung von 1440 Watt bei 40 A während der Erdfinsternis.

Die Sechseckige Struktur wurde um einen zentralen Zylinder herum gebaut. Die zylindrische Zentralsektion beinhaltet den Adapter zur IUS und die zwei internen Treibstofftanks. Die Elektronik und Kommunikationsausrüstung befand sich im äußeren hexagonalen Teil. Die Sender haben Leistungen von 3 und 12 Watt.

• Bei den Antennen sind die auffälligsten Elemente die entfaltbaren 4.9 m Antennen, die einem Raumfahrzeug mit einer Genauigkeit von 150 m nachgeführt werden. Sie haben einen Öffnungswinkel von 28.5 Grad in Nord-Süd Richtung und 22 Grad in Ost-West Richtung im S-Band, decken in diesem Frequenzbereich also die ganze Erde und 530 km westlich/östlich und 2500 km nördlich/südlich ab. Polare Satelliten in niedrigen Bahnhöhen erhalten so praktisch Funkverbindung über den ganzen Orbit. Diese Antennen können gleichzeitig im K und S Band senden und empfangen. Jede dieser leichtgewichtigen Antennen wiegt nur 24.3 kg. Die Antennen werden im Orbit entfaltet. Dies gelang bei allen TDRS Satelliten, scheiterte aber bei einer baugleichen Antenne der Galileo Raumsonde.
• Am Zentralkörper gibt es ein Feld aus 30 helikalen Dipol Antennen die nur im S-Band arbeiten. 12 davon können auch senden. Sie können Verbindungen mit maximal 20 Satelliten aufnehmen. Auf einen können sie elektronisch ausgerichtet werden. Eine weitere omnidirektionale S-Band Antenne sendet und empfängt Signale im S-Band von überall mit niedriger Datenrate.
• TDRS A-F hatten noch zwei C und eine K Band Antennen zur Kommunikation mit Weststar . Diese werden heute nicht mehr genutzt.
• Über eine 2.0 m große parabolische Antenne erfolgte die Datenübertragung zum Boden und der Empfang von Kommandos die weitergeleitet werden.
• Zusammen erlauben die Antennen den Datenempfang von 24 Körpern und die Bahnverfolgung von 3 Körpern.

Zur Justage des Orbits verfügten die Satelliten über 680 kg Hydrazin. Es sollte eine Betriebszeit von 10 Jahren und eine weitere Dauer von 7 Jahren im inaktiven Betrieb ermöglichen. Treibstoff wurde benötigt um die räumliche Position zu halten und zyklisch die Reaktionsschwungrädern mit denen Antennen, Solarpanels und der Satellit ausgerichtet wird. Die Sensordaten liefern Sonnensensoren. Der gesamte Satellit ist in mehrere Lagen Kaptongewebe und Mylarfolie eingewickelt. die Temperaturkontrolle erfolgt rein passiv.

Im Orbit ist der Satellit 17 m von Solarpanel zu Solarpanel breit und 14 m von Antenne zu Antenne hoch. Alle 6 Satelliten zusammen können Daten von maximal 33 Satelliten übertragen und die Bahnverfolgung von maximal 18 Körpern übernehmen.

Die Bandbreite des Ku Band Kanals beträgt 225 MHz. Die Daten werden vom Satelliten nicht umcodiert. Missionen die von der ersten Generation von TDRS profitierten waren das Hubble Space Teleskope, Landsat 4+5, COBE und natürlich vor allem die bemannten Space Shuttle Missionen.

TDRS-A gelangte durch einen Fehler der zweiten Stufe der IUS Oberstufe in einen ungeplanten 21857.0 km x 35388 km von 2.4 Grad Neigung. Er musste zum Erreichen des endgültigen Orbits ein Großteil der internen Treibstoffvorräte verbrauchen. Ab STS-10 stand der Satellit für das Space Shuttle zur Verfügung und erlaubte bei dieser Mission mehr Daten zu gewinnen, als bei den vorangehenden 7 Missionen zusammen. TDRS-B war an Bord der Challenger als diese am 28.1.1986 beim Start explodierte. Der erste Start bei Wiederaufnahme der Flüge beförderte dann TDRS-C in die Umlaufbahn, da der Aufbau eines funktionierenden Netzwerks elementar für die NASA war. So folgte TDRS-D als Reservesatellit auch schon ein halbes Jahr später. Er ersetzte TDRS-A der teilweise an Leistung verloren hatte und nun Reservestatus bekam. Danach schloss die NASA einen Großteil ihrer kleineren Bodenstationen von denen sie zu diesem Zeitpunkt 12 hatte. Dies sollte 30 Millionen Dollar pro Jahr an Kosten einsparen. Die anderen 3 Satelliten folgten dann im 2 Jahresabstand.

TDRSS H-J: Technische Daten

TDRSS A-G erfüllten ihre Aufgabe, sie waren jedoch Spezialsatelliten, nur für diese Aufgabe entwickelt. Bei dem Advanced Tracking and Data Relay Satellite System (ATDRS) griff man mehr auf konventionelle Technologie zurück. Den Auftrag erhielt Boeing, welche den HS-601 Bus einsetzte. Boeing hatte zuvor Hughes Satellite Communications übernommen, den Hersteller dieses Busses für Kommunikationssatelliten. Dieser Bus fand von 1990-2004 Einsatz bei zahlreichen Kommunikationssatelliten mit Massen zwischen 2750 und 4200 kg. Der Auftrag für Boeing war 486.1 Millionen Dollar wert und umfasste die Produktion von 3 Satelliten und die Anpassung des Busses an die NASA Erfordernissen. Das gesamte Programm, mit dem Satelliten, den Starts, Erweiterungen des White Sands Empfangskomplexes auf das Ka Band und NASA Programmkosten hat einen Umfang von 840 Millionen Dollar.

TDRS H-J sind keine revolutionäre Neuerung. Sie erweitern das System moderat und bieten mehr Verbindungen im S-Band und einen neuen Ka Band Kanal. Vor allem aber basieren sie auf einem weitverbreiteten Satellitenbus und sind so leichter und so nicht mehr auf das Space Shuttle als Träger angewiesen.

Beim Start wiegen die Satelliten mindestens 3180 kg. Maximal 3287 kg sind möglich. Dies ist due Nutzlastgrenze der Atlas IIAS. Davon sind bis zu 1667 kg Treibstoff. Im geostationären Orbit sind davon noch 140 kg übrig. Die Atlas IIA hatte eine Startkapazität von 2810 kg für den GO Orbit, so dass die Satelliten in einen subsynchronen Orbit mit 21000-3000 km Erdferne befördert werden und diesen mit dem eigenen Antrieb anheben. Bei TDRS-I sank der Druck in einem der vier Treibstofftanks, so dass dieser länger als geplant brauchte um seinen Orbit zu erreichen.

Im Orbit messen sie 22 x 14 m. Sie wurden für eine Betriebszeit von 15 Jahren entworfen. Die aktive Lebensdauer ist für 11 Jahre angesetzt, die Treibstoffvorräte als begrenzende Ressource die verbraucht wird sind für mindestens 15 Jahren Betrieb ausgelegt worden. Die Solarpanel haben eine Leistung von 2300 Watt bei Inbetriebnahme und 2042 Watt zum Ende der Lebensdauer. Die Batterie hat eine Leistung von 2300 Watt. Nun werden moderne Nickelmetallhydrid Batterien eingesetzt.

Wie bei der ersten Generation gibt es zwei entfaltbare Hauptantennen aus einem Graphitfaser Gewebe. der Durchmesser wurde auf 4.5 m reduziert. Neben dem S und Ku Band gibt es nun auch einen Ka Band Support. In diesem Band wird auf einem 650 MHz breiten Kanal eine Datenrate von 800 MBit/s erreicht. Im S-Band gibt es eine elektronisch ausrichtbare Phased Array Antenne. Sie kann Daten von 5 Nutzern bei niedriger Datenrate empfangen und gleichzeitig Kommandos an einen Nutzer senden. Das Array von S-Band Antennen umfasst nur 47 Stück (15 Sende und 32 Empfangsantennen). Die parabolischen schwenkbaren Antennen haben den gleichen Aufbau aus einem Graphitfasernetz, sind jedoch etwas kleiner mit 4.60 m Durchmesser. Sie werden auch nicht mehr erst nach dem Start voll entfallet, sondern sind schon teilentfaltet.

Im Jahre 2007 gab es Experimente die Daten auf dem Satelliten umzucodieren und einfache Komprimierungsverfahren einzusetzen. Mit diesen Verfahren kann man die Datenrate auf 600 MBit/s im Ku und 1200 MBit/s im Ka Band steigern.

TDRS K-N: Technische Daten

Zwei weitere Satelliten, TDRS-K und L sollen 2012 und 2013 starten. Der Auftrag für diese beiden Satelliten hat einen Wert von 695.1 Millionen Dollar. Zwei weitere Satelliten (TDRS-M und N) sind als Optionen vorgesehen. Sollten diese auch noch in Auftrag gegeben werden, so steigt das Gesamtvolumen auf 1220 Millionen Dollar. Sie basieren auf dem moderneren HS-702 Bus. Ein Satellitenbus für Satelliten von 4500-6100 kg Gewicht und Leistungen bis zu 18 kW. Boeing bekam den Auftrag für diese Satelliten am 20.12.2007. Genauere Details sind noch nicht verfügbar.

Vergleichstabelle

Startdaten

Frequenzen und Services

Es gibt folgende Serviceleistungen von TDRS:

• Multi-Access im S-Band: Ein fester Sendekanal von 6 MHz Breite, zentriert bei einer Frequenz von 2106.4 MHz. Mit diesem werden Kommandos und Daten an Satelliten gesendet. Die Datenrate beträgt 10.1-10 KBit/s.
• Single Access im S-Band: 20 Sendekanäle von 20 MHz Breite, verschiebbar zwischen 2030.4 und 2113.3 MHz. Hier beträgt die Datenrate 0.1-300 KBit/s
• Single Access im Ku Band: Ein Sendekanal von 50 MHz Breite, zentriert bei einer Frequenz von 13775 MHz. hiermit werden Daten mit einer Datenrate von 1 KBit/s bis 25 MBit/s
• Nur bei TDRS H-J: Ein Ka Band Single Access Kanal. Er ist verschiebbar zwischen 22.55 und 23.55 MHz. und hat 50 MHz Bandbreite und kann bis zu 50 MBit/s übertragen.
• Muli-Access im S-Band Empfangskanal: Ein 5 MHz breiter Empfangskanal bei 2287.5 MHz. Die Datenrate beträgt 0.1 bis 50 KBit/s
• Single Access im S-Band: 30 Empfangskanäle von 10 MHz Breite, verschiebbar über den Bereich von 2205 bis 2296 MHz. Die Datenrate beträgt 0.1 KBit/s bis 6 MBit/s
• Single Access im Ku Band : ein Empfangskanal bei 15003.4 MHz. Der 225 MHz breite Kanal kann Datenraten von 1 KBit//s bis 300 MBit/s übertragen
• Nur bei TDRS H-J: Single Access im Ka Band: Ein Empfangskanal verschiebbar zwischen 25.25 bis 27.55 GHz von 225 oder 550 MHz Breite. mit Datenraten von bis zu 800 MBit/s.

Andere Systeme

Da die NASA aber nicht mehr sehr viele Missionen betreibt, die hohe Datenraten erzeugen ist dies zu verschmerzen. Biel mehr haben nun andere Betreiber den Bedarf an einem Daten Relay System. Deutschland betreibt z.B. derzeit 6 RADAR Satelliten (5 der Bundeswehr, 1 ziviler). Nächstes Jahr werden es 7 sein.  Alleine der zivile TerraSAR-X sendet Daten mit 300 MBit/s zum Boden. Gewinnen kann er die Daten sogar mit 680 MBit/s. Für Deutschland alleine würde sich also schon ein Datenrelay Netzwerk lohnen. (Die Bundeswehr lässt zwar derzeit zwei Kommunikationssatelliten entwickeln, doch dienen die zur Verbindung der Truppe in Friedenseinsätzen rund um die Welt mit Deutschland). Das gleiche könnte man von der ESA sagen die jetzt schon Envisat und ERS-2 betreibt und bald eine ganze Flotte von Erdbeobachtungssatelliten entwickeln will.

Selbst zivile Satellitenbetreiber könnten von Datenübertragungssatelliten profitieren. Wourldview 1 von Digiglobe z.B. überträgt die Daten mit 800 MBit/s zum Boden, kann wegen der begrenzten Kommunikation, einmal pro Umlauf, pro Tag nur etwa 500.000 km² ablichten, etwas mehr als die Landfläche Deutschlands. Das liegt an der Auflösung von 0.41 m pro Bildpunkt (500.000 km² entsprechen so etwa 3000 Milliarden Bildpunkten pro Tag. Für Digiglobe alleine wird ein solcher Satellit wohl zu teuer sein. Die TDRSS K+L Satelliten kosten alleine 695 Millionen Dollar, dazu kommen noch die Startkosten.

Ein Ausweg wäre wohl die optische Kommunikation. Entsprechende Tests gabt es ja schon mit einem SPOT Satelliten und Artemis. Hier konnten 50 MBit/s zwischen zwei relativ kleinen Teleskopen übertragen werden, Im Vergleich zu Antennen sind derartige optische Terminals leichtgewichtiger. Dafür muss man sie genauer ausrichten. Da keine Wolken und keine Streuung in der Atmosphäre die Signalverbindung stört eignet sich optische Kommunikation systembedingt besser für die Kommunikation Satellit zu Satellit als Satellit zu Erde. Ich glaube eine Chance läge darin jeden Kommunikationssatelliten mit einem Terminal auszustatten, der dann jeweils einen Satelliten verfolgt. Mehrere Terminals machen die Ausrichtung problematisch, schließlich besteht jedes aus einem Teleskop, das eine gewisse Bewegungsfreiheit besitzt. Das wäre eine viel günstigere und einfachere Lösung als einen speziellen  Datenübertragungssatelliten zu starten. Wie bei normalen Telekommunikationskanälen könnte man diese Kanäle dann an Satellitenbetreiber vermieten.

Die ESA hat zwar eine Reihe von experimentellen Kommunikationssatelliten entwickelt (Olympus, Artemis und das LUX Small Geo Projekt). Doch diese haben einen anderen Zweck: Sie dienen der Technologieforschung und der Stärkung der europäischen Industrie, indem die Prototypen für neue Technologien von der ESA gesponsert werden.

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