Entfernungsrekord bei der Datenübertragung: Breitbandiger Transport zwischen Mars und Erde

Aus den Tiefen der Galaxien, aus Entfernungen von Millionen Kilometern, erreichen Funksignale die Erde. Große Datenmengen lassen sich auf diesem Weg allerdings nicht übertragen oder es dauert endlos lange, etwa bei hochauflösenden Bildern. Das ändert sich jetzt. Forschern des Jet Propulsion Laboratory (JPL) im kalifornischen La Cañada Flintridge, das für die US-Weltraumorganisation Nasa in Washington forscht und entwickelt, ist es gelungen, per Laser ein breitbandiges Signal über eine Entfernung von 460 Millionen Kilometern von der Erde zum Satelliten Psyche zu übermitteln. Dessen Hauptaufgabe ist es, den gleichnamigen Asteroiden zu erforschen.

Experiment bereitet den Mars-Besuch von Menschen vor

Das Experiment fand statt, als der Satellit genau die maximal zwischen Erde und Mars herrschende Entfernung von der Erde hatte, was natürlich kein Zufall war. Es ging der Nasa darum, eine Hochleistungs-Datenverbindung für den Fall zur Verfügung zu haben, dass Menschen auf dem Mars landen und eventuell länger bleiben.

Robuste Datenverbindung

„Dieser Erfolg ist von großer Bedeutung“, sagte Meera Srinivasan, die Projektleiterin des Projekts am JPL. „Laserkommunikation erfordert ein sehr hohes Maß an Präzision, und bisher wussten wir nicht, wie stark die Leistung bei so großen Entfernungen abfällt. Jetzt haben die von uns verwendeten Techniken zur Verfolgung und Ausrichtung des Lasers bewiesen, dass sie funktionieren. Jetzt wissen wir, dass optische Kommunikation eine robuste zur Erforschung des Sonnensystems sein kann.“

Zwei Bodenstationen in Kalifornien

Das so genannte Deep Space Optical Communications-Experiment (etwa Experiment der optischen Kommunikation mit dem Universium) besteht aus einem Laser-Transceiver an Bord von Psyche und zwei Bodenstationen. Das Hale-Teleskop mit einer Apertur von 200 Zoll (fünf Metern) am Palomar-Observatorium des California Institute of Technology im kalifornischen San Diego County fungiert als Downlink-Station, an die der Laser-Transceiver seine Daten aus dem Weltraum sendet. Das Optical Communications Telescope Laboratory des JPL in der Nähe von Wrightwood in Kalifornien, fungiert als Uplink-Station und kann Daten mit einer Laserleistung von sieben Kilowatt an den Transceiver senden.

100 Mal mehr als per Funk

Die Datenmenge, die pro Zeiteinheit übertragen werden kann, ist mit dem optischen System bis zu 100 Mal größer als bei der Nutzung von Funk. Sie liegt bei 8,3 Megabit (Mb) pro Sekunde, wenn der Mars am weitesten von der Erde entfernt ist, und bei 267 Mb bei 53 Millionen Kilometern, der kürzest möglichen Entfernung zwischen Erde und Mars.

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