Transportable Bodenstation zur Datenübertragung per Laser
Die „Transportable Optische Bodenstation“ TOGS empfängt hochauflösende Bilder, die von einem Flugzeug per Laser gesendet werden. TOGS ist robust und leicht, kann überall aufgebaut werden und liefert im Fall einer Katastrophe innerhalb von wenigen Minuten Daten aus dem Krisengebiet.
Die transportable optische Bodenstation TOGS neben dem Transportfahrzeug. Am Einsatzort angekommen, wird das Teleskop automatisch ausgefaltet. In nur zehn Minuten kann der Einsatz beginnen.
Foto: DLR
Für die Entwicklung einer neuen Bodenstation hatten die Wissenschaftler die Anforderungen hoch gesteckt. Die Plattform sollte nicht nur transportabel, leicht, robust und überall auf der Erde einsetzbar sein, sondern auch mit größter Präzision arbeiten. Die transportable optische Bodenstation TOGS, die in den letzten Jahren am Institut für Kommunikation und Navigation in Oberpfaffenhofen, einem Institut des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), gebaut wurde, erfüllt offenbar alle Erwartungen. Jetzt konnte TOGS in einem realen Szenario in Betrieb genommen werden.
Flugzeug sendet per Laser die Daten schnell und äußerst präzise
Gedacht für den Einsatz bei Großereignissen und Katastrophen empfängt die mobile Bodenstation optische Daten von Flugträgern. Im speziellen Fall wurden die Luftbilder vom DLR-Forschungsflugzeug Dornier Do228-212 geliefert. Die Maschine hatte zum Beispiel beim letzten großen Hochwasser die Gebiete rund um Passau, Regensburg und Halle an der Saale überflogen. Im Gegensatz zur Fotografie aus Flugzeugen oder Hubschraubern sind die erstellten Luftbilder georeferenziert, also in ein Kartennetz eingepasst, so dass sie mit anderen Karten verglichen und überlagert werden können.
Das Flugzeug ist mit einem speziell entwickelten Laserterminal ausgestattet, das bei einem Überflug die Daten mit einem Gigabit pro Sekunde an die Bodenstation senden kann. Dies entspricht etwa der tausendfachen DSL-Geschwindigkeit und übertrifft damit die üblichen, bei einer Luft-Boden-Verbindung einsetzbaren Datenverbindungen um den Faktor 100. Die Verbindung zwischen dem Laserterminal und dem Präzisionsteleskop hat eine Reichweite von bis zu 150 Kilometern. Aufgrund der geringen Strahlaufweitung des Laserstrahls ist das System zudem sehr leistungseffizient und abhörsicher.
„Wir verwenden Infrarotlaser. Große Entfernungen können wir damit problemlos überwinden“, erklärt Projektleiter Martin Brechtelsbauer. Das gebündelte Laserlicht könne gegenüber Funksystemen wesentlich höhere Datenraten erreichen und somit größere Datenmengen in der gleichen Zeit übertragen. Sende- und Empfangseinheiten seien kleiner und benötigten weniger elektrische Leistung. Zudem unterliege die optische Kommunikation keinerlei Frequenzbeschränkungen. Katastrophenhelfer könnten die Technologie ohne Funklizenz weltweit einsetzen.
Für den Transport lässt sich das Teleskop zusammenfalten
Auf dem Boden werden die Daten von einem 60 Zentimeter großen Teleskop in Empfang genommen. Wichtig war den Entwicklern insbesondere die Mobilität der Bodenstation. Herkömmliche Fundamente aus Stahlbeton kamen deshalb nicht in Frage. Die Lösung war kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK). Dieser Werkstoff ist sehr fest, sichert eine hohe Stabilität und ist trotzdem leicht. Für den Transport lässt sich das Teleskop mit seinem Unterbau wie ein Taschenmesser zusammenfalten. In einer Transportkiste, die nur gut zwei Meter lang und anderthalb Meter breit ist, sind die Datenübertragungstechnik sowie das Teleskop selbst untergebracht.
Das Herzstück der transportablen Bodenstation TOGS ist ein Teleskop zum Datenempfang. Es hat einen Durchmesser von 60 Zentimetern und ist für Verbindungen mit Flugzeugen und Satelliten optimiert.
Quelle: DLR
Am Einsatzort wird das Teleskop automatisch ausgefaltet. In nur zehn Minuten kann der Einsatz beginnen. Durch die kompakte Größe lässt sich die Plattform auch mit einem Linienflugzeug zum nächstgelegenen Flughafen und per Transporter oder Hubschrauber zum Lagezentrum der Katastrophenhelfer bringen. Ein spezielles Dämpfungssystem verhindert, dass es während des Transports zu Schäden kommt.
Für Einsatzorte, die mit einem Fahrzeug erreichbar sind, steht ein Transportfahrzeug mit integriertem Arbeitsraum zur Verfügung. Das Bedienpersonal kann TOGS aus dem Fahrzeug heraus nutzen. Falls das System dennoch abgeladen werden muss, ist hierfür keine externe Hilfe erforderlich. Die Plattform ist so konstruiert, dass sie mit einer absenkbaren Ladefläche ohne Hilfsmittel auf- und abgeladen werden kann.
Bodenstation kann auch Verbindung zu Satelliten aufnehmen
Neben dem Datenaustausch mit Flugzeugen kann die Station auch für den Empfang von Satellitendaten eingesetzt werden. Mit ihrem großen Teleskopdurchmesser kann die Plattform hervorragend die Verbindung zu niedrigfliegenden, aber auch zu geostationären Satelliten aufnehmen.
Vielleicht kommt die neue Bodenstation auch international bald zum Einsatz. Jüngst hat die russische Raumfahrtbehörde Roskomos die „International Charter Space Major Disasters“ unterzeichnet. Die Charta, deren Vorsitz derzeit beim DLR liegt, setzt den Rahmen für ein internationales Netzwerk aus 15 Raumfahrtagenturen, die weltweit im Fall von Katastrophen kurzfristig Satellitenaufnahmen der Unglücksregionen zur Verfügung stellen. Seit 2000 wurde die Charta in fast 400 Katastrophenfällen aktiv.
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