2023 年 10 月 30 日

 

• 世界上最小的商用雷射通訊終端是專門為小型和微型衛星而開發的。
• 在 PIXL-1 任務中，DLR 首次展示了完整的端到端傳輸，從影像擷取到雷射傳輸再到地面分析。
• 該技術已移交給業界，現在由 Tesat-Spacecom GmbH & Co. KG (TESAT) 作為產品出售，名稱為“CubeLCT”/“SCOT20”。
• 關注領域：太空旅行、衛星通訊、小衛星、技術轉讓

 

小型衛星變得越來越緊湊，功能也越來越強大。隨著衛星數量的不斷增加，經典無線電頻道的技術正在達到其極限。雷射通訊提供了在不干擾其他通道的情況下高效傳輸大量數據的解決方案。針對此應用，德國航空航天中心 (DLR)通訊與導航研究所與TESAT公司共同開發了 OSIRIS4CubeSat，這是世界上最小的商用雷射通訊終端。該終端專為小型衛星而開發，其可靠性和無錯誤功能在太空測試使用中得到了證實。

「這一成功是我們在光學衛星通訊領域多年研究的結果，」博士說。Florian David，德國太空中心通訊與導航研究所所長。「它令人印象深刻地展示瞭如何設計出小、輕、同時功能強大的光學衛星終端。這是未來衛星系統的重要組成部分，例如地球觀測或巨型星座。”

 

小型衛星光通訊系統

第一個 OSIRIS4CubeSat 終端於 2021 年 1 月 24 日搭載 CubeL 衛星發射升空。在PIXL-1 任務中， CubeL 上的相機系統記錄的影像透過雷射光束從 OSIRIS4CubeSat 發送到Oberpfaffenhofen 光學地面站。此後，衛星和雷射終端都經過了廣泛的測試。目前，測試已透過端到端演示成功完成。OSIRIS4CubeSat 在太空中的可靠性和無錯誤功能已得到證實。

小型衛星，即所謂的 CubeSats，具有標準化的立方體形狀，邊長為 10 厘米，可以根據需要擴展。OSIRIS4CubeSat計畫與TESAT共同開發的雷射通訊終端符合此標準。該專利設計首次使用電子電路板作為光學元件的機械基礎，使得實現高度緊湊性成為可能。

 

高數據速率，無電磁干擾

雷射終端的資料速率為每秒 100 兆位元，遠遠超過了同類無線電系統可傳輸的資料量。使用 OSIRIS4CubeSat，相同時間傳輸的資料量是相同尺寸和功耗的 S 波段系統的十倍左右。除了高數據速率之外，雷射作為傳輸介質還不受電磁干擾。正如從經典無線電通道中已知的那樣，通道串擾在雷射傳輸中不存在。這意味著雷射傳輸通道不需要聯邦網路局（BNetzA）或國際電信聯盟（ITU）的冗長批准程序。

當影像資料透過雷射傳輸到地球時，德國航太中心開發的編碼程序用於保護資料。為了從衛星到地球的無損且穩定的傳輸，必須保護資料免受大氣影響造成的干擾。為此，它們在通過雷射鏈路發送到地面站之前在衛星上進行編碼。一旦收到，它們將再次解碼然後進行處理。德國太空營運中心（GSOC）負責衛星的指揮和維護。CubeL 是第一個成功整合到 GSOC 現有地面部分的 CubeSat。

 

從研究到工業應用

PIXL-1 的結果顯示了 OSIRIS4CubeSat 終端在整個傳輸鏈上的無錯誤功能。這將使雷射通訊在未來大量衛星上廣泛使用。在演示任務完成之前，該技術已移交給TESAT。TESAT 現在已將該終端添加到其產品組合中，並以“CubeLCT”或“SCOT20”的名稱向商業客戶提供，這是該產品的進一步開發。

TESAT 首席技術長 Siegbert Martin博士表示：“這突顯了德國研究與工業之間的合作所帶來的巨大機會。”

 

[照片]

(A) 雷射終端的立方體衛星

小型衛星 PIXL-1 可以使用高解析度相機拍攝地球影像，並使用 CubeLCT 透過雷射連接將其發送到地面。

(B) OSIRIS4CubeSat 雷射終端的飛行模型

高度緊湊的通訊終端 CubeLCT 是由 DLR 通訊與導航研究所代表 Tesat Spacecom 公司開發的。它為批量生產做好了準備，可以進行整合和調整，具有一定的自由。

(C) 達赫光學博登站

位於 DLR 上普法芬霍芬車站的新博登站可透過光學通訊方式取得和使用。

(D) 從太空看慕尼黑

從太空看到的慕尼黑圖像展示了透過雷射從衛星到地面的數據成功傳輸，包括加密和評估。