China testet neue Satellit-Technologie für Hochgeschwindigkeits-Internet

Laser statt Mikrowellen zur Übertragung von Informationen: Die Wissenschaftler des Xian Institute of Optics and Precision Mechanics an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben bedeutende Fortschritte in ihrer Satellitenkommunikationstechnologie erzielt. „Das ist ein wegweisender Trend“, so die Forschergruppe. Die neue Technologie soll als effektive Lösung für die Engpässe in der Kommunikationsbandbreite dienen. Das ambitionierte Ziel: der Ausbau von einem globalen Satelliteninternet.

Im August des vergangenen Jahres erfolgte der Start eines satellitengestützten Kommunikationsgeräts, das auf einer neuen optischen Vermittlungstechnologie basiert. Dieses Gerät wurde an Bord der chinesischen Y7-Frachtrakete ins All geschossen und markierte einen bedeutenden Meilenstein für China. Erstmals gelang es, Lichtsignale von einem Ort zum anderen zu übertragen, ohne den Umweg über die Umwandlung in elektrische Signale nehmen zu müssen.

Die räumliche optische Vermittlungstechnik ermöglicht den direkten Austausch optischer Signale, ohne die Notwendigkeit einer Umwandlung zwischen optischen und elektrischen Systemen. Dies bringt erhebliche Vorteile in Bezug auf die Ressourcenzuweisung, die Gestaltung von Kommunikationssystemen und -protokollen, der flexiblen Netzerweiterung sowie den geringen Energieverbrauch mit sich. Diese Innovationen versprechen, die Zukunft der Satellitenkommunikation maßgeblich weiterzuentwickeln.

Die Ergebnisse des chinesischen Tests bestätigten die normale Funktionsweise des optischen Raumschalters. Nach Übertragung der Daten zur Analyse am Boden wurden weder Bitfehler noch Paketverluste festgestellt, was bedeutet, dass sämtliche Ziele von den Forschern erreicht wurden.

Laut eines chinesischen Artikels aus dem letzten Jahr ist der Switch in der Lage, mit einer beeindruckenden Geschwindigkeit von 40 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) zu arbeiten.

China gegen die Vereinigten Staaten

Im Juni des vergangenen Jahres wurde ein weiterer bemerkenswerter Durchbruch im Bereich der optischen Satellitenkommunikation von der Forschungsgruppe des Aerospace Information Innovation Institute der Chinesischen Akademie der Wissenschaften bekanntgegeben: Eine laserbasierte Kommunikationstechnologie auf kommerziellen Satelliten erhöhte die Geschwindigkeit der Datenübertragung zwischen dem Weltraum und dem Boden um das Zehnfache und erreichte 10 Gbit/s.

Li Yalin, der Leiter der Abteilung für Lasersystemtechnik an der Chinesischen Akademie für Luft- und Raumfahrt, erläutert: Herkömmliche Kommunikationsstrukturen zwischen Satelliten und Boden basieren hauptsächlich auf Mikrowellen. Das Problem hierbei: Die Bandbreitenressourcen sind begrenzt und werden den wachsenden Anforderungen an die Datenübertragung von Satelliten und terrestrischen Medien kaum gerecht. Im Vergleich zu Mikrowellen sind die Ressourcen des Laserspektrums mit Bandbreiten von bis zu Hunderten von Gigahertz (GHz) extrem vielversprechend.

Da der Divergenzwinkel des Laserstrahls gering und die Energie hochkonzentriert ist, resultiert dies in einer enormen Leistungsdichte, die vom Bodensystem des Lasers empfangen wird. Im Vergleich zur Mikrowellenkommunikation ermöglicht dies ultrahohe Übertragungsgeschwindigkeiten bei erheblich reduziertem Volumen, Gewicht und Energieverbrauch.

Trotz der jüngsten Fortschritte chinesischer Wissenschaftler sagen Experten, dass es noch ein weiter Weg ist, bis diese Technologie bereit für die Praxis ist. In einem Interview mit der South China Morning Post sagte Huang Tao, Geschäftsführer eines Kommunikationsunternehmens in Guangzhou, dass das chinesische Satelliteninternet – einschließlich der optischen Weltraumvermittlungstechnologie – immer noch hinter dem der Vereinigten Staaten zurückbleibt. Grund dafür ist die Machtposition der US-Organisationen bezüglich der Zugänglichkeit für die erforderlichen Komponenten und Materialien.

Beim Gedanken an einen Internetzugang über Satelliten, denkt man unwillkürlich an SpaceX von Elon Musk. Das bekannte Unternehmen nutzt LEO-Satelliten (Low Earth Orbit). Diese neuen Modelle setzen auf Laserkommunikation, um Signale zwischen den Satelliten auszutauschen, sodass weniger Bodenstationen erforderlich sind.

Die ersten Satelliten mit Laserverbindung wurden bereits 2021 gestartet und haben zur Breitbandabdeckung in den Polarregionen beigetragen. In einem – damals noch – Twitter-Posting erklärte Elon Musk, dass alle im folgenden Jahr gestarteten Satelliten über Laserverbindungen verfügen würden. Nach mehr als zwei Jahren und weiteren Starts gab Starlink kürzlich bekannt, dass es sein optisches Verbindungsnetz zwischen den Satelliten durch den Einsatz weiterer V2-Mini-Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen aufrüsten wird.

Starlink erklärte auf X (ehemals Twitter): „Die Starlink-Satelliten verfügen über mehr als 8.000 Weltraum-Laser, mit denen sie Verbindungen über Tausende von Kilometern außerhalb der Sichtweite der Bodenstationen aufrechterhalten können. Dies ermöglicht zielgenaue Übertragungsraten von bis zu 100 Gbit/s auf jeder Verbindung.“