Europa: Satelliten für die Quantenkryptografie am Start

Zum Schutz vor Cyberangriffen und geopolitischen Bedrohungen arbeiten die Europäische Weltraumorganisation (ESA) und EU-Unternehmen gemeinsam an einem hochsicheren Kommunikationssystem. Der künftige Eagle-1-Satellit wird das erste Quantenschlüsselverteilungssystem (QKD) im Weltraum sein. Dies ist das Ergebnis eines kürzlich unterzeichneten Vertrags zwischen der ESA und einem Konsortium von mehr als 20 Unternehmen. Geleitet wird dies vom Betreiber SES mit Unterstützung der Europäischen Kommission.

Dem Vertrag zufolge wird der Satellit die europäische Autonomie in den Bereichen Cybersicherheit und Telekommunikation deutlich erhöhen. Er wird für die Entwicklung und den Einsatz der europäischen Quantenkommunikationsinfrastruktur (EuroQCI) verwendet. Dieser soll in das europäische System für sichere Konnektivität integriert werden. Die Europäische Union soll dadurch in der Lage sein, sich auf ein grenzüberschreitendes, souveränes, autonomes und sicheres Quantenkommunikationsnetzwerk vorzubereiten.

Auf der Grundlage der Quantenmechanik wird Eagle-1 die Funktionsfähigkeit der Technologie zur Verteilung von Quantenschlüsseln von der niedrigen Erdumlaufbahn bis zum Boden demonstrieren. So lassen sich Spionageversuche sofort erkennen. Zu diesem Zweck wird Eagle-1 Systeme nutzen, die im Rahmen des ESA-Programms Scylight entwickelt wurden.

Zunächst wird das System ein optisches Bodenterminal des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt sowie ein weiteres neues nutzen, das von einem niederländischen Team entwickelt wird. Die Satellitenplattform Eagle-1 des italienischen Unternehmens Sitael trägt eine von der deutschen Tesat Spacecom gebaute Quantenschlüssel-Nutzlast. Betrieben wird sie dann von der luxemburgischen SES. Weitere an dem Projekt beteiligte ESA-Mitgliedstaaten sind Österreich, Belgien, die Tschechische Republik und die Schweiz.

„Die europäische Raumfahrtinnovation gewinnt aus technologischer und kommerzieller Sicht immer mehr an Dynamik. Sie hat es uns ermöglicht, in Schlüsselbereichen wie der sicheren Kommunikation, der Vernetzung und der Cybersicherheit hochmoderne Projekte im Weltraum zu entwickeln und umzusetzen. Das von der ESA geleitete, teilweise von der Europäischen Kommission finanzierte und von SES durchgeführte Projekt Eagle-1 ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Verwirklichung der sicheren und skalierbaren europäischen Infrastruktur für die Quantenkommunikation“, so Josef Aschbacher, der Generaldirektor der ESA.

Für Elodie Viau, ESA-Direktorin für Telekommunikation und integrierte Anwendungen, ist die Sicherheit von Informationen in einer zunehmend vernetzten Welt entscheidend. In diesem Zusammenhang sind für sie wichtige Verschlüsselungsschlüssel und Technologien, die deren sichere Verteilung ermöglichen, von entscheidender Bedeutung. „Wir sind stolz darauf, mit der Europäischen Weltraumorganisation und dem von SES geführten Konsortium zusammenzuarbeiten, um dieses hochsichere und autonome System zur Verteilung von Quantenschlüsseln zu entwickeln. Die ESA hat die europäische Raumfahrtindustrie in die Lage versetzt, diese Industrie bei groß angelegten Programmen zu unterstützen. So können wichtige Fortschritte bei der Wettbewerbsfähigkeit erzielt werden.“

Der Eagle-1-Satellit soll 2024 gestartet werden. Er wird drei Jahre lang mit Unterstützung der Europäischen Kommission in der Umlaufbahn validiert.

China auf der Spitzenposition – andere auf den Fersen

China hat 2016 seinen ersten Satelliten für die Quantenkommunikation gestartet. Der 600 Kilogramm schwere QUESS-Satellit soll die Erde in einer Höhe von etwa 500 Kilometern umkreisen. Er dreht dabei alle 90 Minuten eine Runde. Der Satellit wurde nach dem chinesischen Wissenschaftler Micius benannt, der im fünften Jahrhundert v. Chr. bahnbrechende optische Experimente durchführte. QUESS wurde auch programmiert, um die „Quantenteleportation“ zu testen. Dabei werden präzise Informationen über den Zustand von Teilchen vom Satelliten an eine Bodenstation in Tibet übertragen.

Im Juli letzten Jahres teilte die chinesische Regierung mit, dass ein kleinerer Quantensatellit ebenfalls den Betrieb in einer niedrigen Umlaufbahn aufgenommen hat. Er wurde von der University of Science and Technology of China und anderen Entwicklern entworfen. Mit ihm sollen Experimente zur Verteilung von Quantenschlüsseln in Echtzeit durchgeführt werden. Der neue Satellit hat nur etwa ein Sechstel des Gewichts von Micius.

Die chinesische Universität erklärte, dass auf der Grundlage der erstmals auf dem Micius-Satelliten gezeigten Quantentechnologie klar ist, dass mehr solcher kostengünstigen Satelliten benötigt werden. Nur so könne ein effizientes, praktisches und globales Quantenkommunikationsnetz realisiert werden, das die wachsende Nachfrage der Nutzer befriedigen kann. Das Startup-Unternehmen SpeQtral aus Singapur plant bereits, seinen ersten LEO-QKD-Satelliten im Jahr 2024 in Betrieb zu nehmen. SpeQtral hat deshalb bereits einen Vertrag über die Nutzung der Bodendienste von Thales Alenia Space aus Europa unterzeichnet. In der Zwischenzeit wird Virgin Orbit voraussichtlich 2023 die ersten LEO-Satelliten für das britische Quantenkryptographie-Startup Arqit starten.