Private Marsmission und High-Speed-Internet aus dem Weltraum

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Das Raumschiff "Dragon" von SpaceX nähert sich der "International Space Station" (ISS). (Foto: BS/NASA)

Das war großes Kino. Die ganze Welt konnte am 31. Mai via Live-Übertragung mitverfolgen, wie zum ersten Mal nach neun Jahren mit Crew Dragon ein bemanntes Raumschiff vom amerikanischen Cape Canaveral abhob und Stunden später sicher an der internationalen Raumstation ISS andockte. Eigens zum Start angereist, sprach US-Präsident Trump höchstes Lob für die Zusammenarbeit von NASA und dem privaten Betreiber SpaceX in die Kameras. SpaceX-Gründer und CEO Elon Musk beschrieb euphorisch schon die nächsten Schritte in Richtung Weltraumtourismus und geplanter Marsmission.

Dieser spektakuläre Erfolg eines privaten Raumfahrtunternehmens ist nur die Spitze des Eisbergs, unter dem sich in den letzten Jahren umwälzende Veränderungen in der Raumfahrt und insbesondere in der Satellitenbranche abgespielt haben, die eine Revolution unserer Kommunikationsinfrastrukturen vorbereiten.

In die breite Öffentlichkeit geraten sind bereits im vergangenen Jahr vielversprechende Medienberichte über kommerzielle Initiativen von Großunternehmen, die über weltumspannende Netze von Kleinstsatelliten flächendeckend High Speed-Internetverbindungen “für jedermann und überall” anbieten wollen. Elon Musk hat mit seinem SpaceX-Ableger Starlink bereits über mehrere hundert sogenannte LEOs (Low Earth Orbiters) am Himmel. Rund 12.000 sind geplant, die in niedrigen Umlaufbahnen auf 500 und 700 km um die Erde kreisen sollen.

Aufbau und Betrieb der benötigten Infrastrukturen erfordern Milliarden-Investitionen und jahrelanges Durchhaltevermögen der beteiligten Investoren. So kamen auch in letzter Zeit nicht nur gute Nachrichten aus der Branche.

Im März musste der 2012 gegründete Starlink-Konkurrent OneWeb, an dem von europäischer Seite Airbus Defence and Space und Virgin aktiv beteiligt sind, an seinem amerikanischen Sitz in New York Gläubigerschutz (“Chapter 11”) beantragen, als der japanische Hauptinvestor Softbank sich aus dem Geschäft zurückzog. Zu diesem Zeitpunkt hatte OneWeb bereits 74 Satelliten in eine 1.200 km hohe Umlaufbahn geschossen – und von der amerikanischen Regulierungsbehörde FCC (Federal Communications Commission) Lizenzen für wertvolle Übertragungsfrequenzen erhalten.

Ebenfalls “Chapter 11” beantragte fast zeitgleich die bereits 1999 gegründete Firma Speedcast, deren “Netz der Netze” allerdings überwiegend auf traditionellen geostationären Satelliten (GEOs) beruht.

Weitere potente Akteure sind mit ihren Großvorhaben noch in der Planungsphase. So arbeitet Amazon an einer eigenen LEO-Infrastruktur, um die Steuerung seiner Logistik zu optimieren. Und auch Apple hat kürzlich eine größere Anzahl von Satellitenexperten eingekauft. Es versteht sich, dass China ebenfalls bereits dabei ist, ein eigenes LEO-Netz zu etablieren.

Anders als “konventionelle” Kommunikationssatelliten, die ihre Funkbereiche stationär aus Höhen von um die 36.000 km abdecken (Geostationary Orbiters – GEOs), bewegen sich die Satelliten von Starlink und OneWeb als Low Earth Orbiters (LEOs) auf ihren niedrigen Flugbahnen über beide Pole. Ein kontinuierlicher Zellwechsel wird für die Empfangsgeräte damit zur Regel; die Steuerung ist komplex. Rund 40 weltweit verteilte Knoten sollten nach den Plänen von OneWeb für die ununterbrochene Verbindung zum Internet sorgen. Möglich und bezahlbar wird die LEO-Technologie, durch rasante Fortschritte beim Antrieb, der Steuerung und dem Management dieser komplexen Infrastrukturen. Nicht zuletzt wurde die Produktion revolutioniert: Bei OneWeb in Florida z.B. laufen täglich zwei Mini-Satelliten vom Band, deren Stückkosten bei rund einer Million Euro liegen. Demgegenüber dauert die Herstellung eines konventionellen Satelliten schon einmal zwei Jahre und kostet 250 Millionen Euro.

Die Entwicklung der LEO-Technologien zeigt allerdings auch bei den GEOs Wirkung, auf denen traditionell die einsatzkritische Kommunikation von BOS und Militär beruht. So schätzt der renommierte europäische Satellitennetzbetreiber Inmarsat, dass sich die Kosten für einen GEO aufgrund technologischer Fortschritte in den letzten Jahren halbiert haben. Dabei habe jeder der vier Inmarsat-Satelliten, die dieses Jahr ins All gehen, allein genauso viel Kapazität wie alle 13 sich derzeit im Wirkbetrieb befindlichen GEOs der Firma zusammen.

Der potenzielle Mehrwert der neuen LEO-Netze ist offensichtlich: Sie versprechen weltweit flächendeckende, relativ schattenfreie Funkversorgung und Netzanschluss, bei wegen der Flughöhe kurzen Latenzzeiten und ohne dass dazu kostenintensiv Leitungen vergraben werden müssten. Dabei sind sie äußerst flexibel, was die Kapazitätsanforderungen anbetrifft – und kostengünstig, so zumindest die Hoffnung der künftigen Betreiber. Die Einzelheiten der Abrechnungsmodelle liegen bisher noch etwas im Dunkeln. Die neuen Möglichkeiten wecken nicht nur das Interesse entlegener unterversorgter Gemeinden, sondern auch Begehrlichkeiten der internationalen Community für kritische Kommunikation, BOS und Militär inklusive, die traditionell in Krisensituationen auf Satellitenkommunikation setzen und jetzt die neuen Infrastrukturen in ihren Alltag integrieren wollen.

Bisher hat allerdings allein Erillisverkot, der Betreiber des nationalen finnischen BOS-Netzwerks, eine systematische Studie zu den Nutzungsmöglichkeiten der sich entwickelnden Satelliten-Infrastrukturen für zivile und militärische, einsatzkritische Kommunikation in Auftrag gegeben und publiziert (2019). Die Autoren machen schon im Vorwort darauf aufmerksam, dass sich die Branche so schnell entwickelt, dass Teile des Berichts beim Erscheinen schon wieder veraltet sein könnten. Grundsätzlich sehen sie aber die Zukunft der einsatzkritischen Kommunikation in der Integration von terrestrischen und satellitengestützten Netzwerken.

Die European Space Agency ESA hat aktuell das neue “ARTES Strategic Programme” aufgesetzt, das unter anderem Satelliten-Dienste für den Bereich der Inneren Sicherheit untersuchen soll. Anträge können noch bis zum 23. Juni eingereicht werden.

LEOs wie GEOs haben ihre Vor- und Nachteile. Der Erfolg des LEO-Ansatzes wird u.a. davon abhängen, ob es den Netzbetreibern gelingt, die Erdnähe der Infrastruktur in extrem kurze Latenzzeiten umzusetzen, die bei den GEOs nicht erreichbar sind, und ihre Vorteile bei der Ausleuchtung der Funkzellen auszuspielen. Darüber hinaus geht es darum, die Ausrüstung in jeder Hinsicht zu miniaturisieren bzw. dem Smartphone-Nutzer in irgendeiner Form direkten Zugang zum Satelliten zu verschaffen. Derzeit sind nämlich noch immer, wenn auch kleine und mobile Empfangsstationen bzw. spezielle Satellitentelefone notwendig, die die Datenströme weiterleiten.

Daher hat ein weiteres Startup unter den Satellitenbetreibern namens Lynk im März 2020 ziemliches Aufsehen erregt, als es von der gelungenen Übertragung einer SMS von einem Satelliten auf ein gewöhnliches Android-Smartphone berichtete. Geschäftsziel der Firma ist genau das: direkter Zugang der Smartphone-Nutzer zum Satelliten. Im Hinblick auf die technologischen Einzelheiten hält man sich da aber noch bedeckt.

Im Juli soll das insolvente OneWeb nun auktioniert werden. Unter den solventen Interessenten befinden sich dem Vernehmen nach SpaceX und Amazon, aber auch das französische Unternehmen EutelSat, das als drittgrößter Satellitenbetreiber der Welt gilt.

Anscheinend laufen die Verhandlungen gut. OneWeb bereitet unterdessen weitere Starts vor und hat bei der FCC jetzt einen Antrag eingereicht, insgesamt rund 48.000 Satelliten in den Orbit bringen zu dürfen. Laut Antrag hat das Unternehmen bereits eine Finanzierung durch den Schuldner gesichert und geht davon aus, das Insolvenzverfahren bald abschließen zu können.

SpaceX hält dagegen: Nach Angaben von Starlink-Director Diego Paldao wird die Firma nach dem Start eines weiteren Satellitenpakets am kommenden 10. Juni bereits über 420 Satelliten im All verfügen. Elon Musk steht bekanntlich für visionäre Ziele: SpaceX hat jenseits der ursprünglich geplanten Ausbaustufe von 12.000 Starlink-Satelliten bei der FCC gerade noch weitere 30.000 Satellitenlizenzen beantragt.

Im Übrigen hat die US-Armee im Mai einen Drei-Jahres-Vertrag zur Erprobung des Starlink-Netzwerks für militärische Zwecke unterzeichnet. An seiner strategischen Bedeutung dürfte ohnehin kein Zweifel bestehen. Gegenüber diesen Perspektiven war die erfolgreiche Crew Dragon-Mission an Pfingsten vielleicht nur noch das “Sahnehäubchen” von Cape Canaveral.

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