Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik in Kooperation mit den Leibniz-Instituten FBH und IHP
Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik in Kooperation mit den Leibniz-Instituten FBH und IHP

Weltraumüberwachung

SSA – Weltraumüberwachung mit Hilfe von Radarsystemen

© Adobe Stock
© Fraunhofer FHR
Das Weltraumbeobachtungsradar TIRA

Space Situational Awareness, kurz SSA – also die Lageerfassung von Weltraumobjekten – ist ein Forschungsthema, das sowohl im europäischen als auch im internationalen Kontext immer wichtiger wird.

Denn nicht nur auf Autobahnen in Ballungsgebieten herrscht eine hohe Verkehrsdichte. Auch der erdnahe Weltraum ist sehr verkehrsreich und teilweise sogar überfüllt mit aktiven Satelliten oder Weltraumschrott – und deren Dichte nimmt rasant zu. Ähnlich wie im Straßenverkehr geht diese Objektdichte auch im Weltraum mit steigenden Gefahren einher. Denn kommt es zu Zusammenstößen, können Satelliten beschädigt oder zerstört werden. Infolge dessen wird die für die Gesellschaft wichtige Infrastruktur, wie z. B. Navigations- oder Kommunikationssatelliten, beeinträchtigt.

Rechtzeitige Gefahrenerkennung

Um eine reibungslose Infrastruktur im Weltraum zu gewährleisten, ist es unabdingbar, Weltraumobjekte zu erfassen, zu überwachen und zu verfolgen. Hat man die umher kreisenden Objekte stets im Blick, können bei drohender Gefahr rechtzeitig Gegenmaßnahmen, beispielsweise Ausweichmanöver von Satelliten, eingeleitet werden.   

Projektbeispiele

Fraunhofer On-Board-Prozessor

Der Fraunhofer On-Board-Prozessor (FOBP) ist eine leistungsfähige und flexibel programmierbare Kommunikationsnutzlast für die digitale Signalverarbeitung an Bord von Satelliten. Der FOBP besteht aus strahlungsharten und somit weltraumtauglichen FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) der neuesten Generation.

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Galileo for European Union Defence (GEODE)

Galileo ist das weltweit erste unter ziviler Kontrolle stehende Satellitennavigationssystem (GNSS) und bietet unter anderem verschlüsselte Satellitensignale, den sog. Galileo Public Regulated Service (PRS). Die Galileo PRS-Signale sind speziell geschützt und können weder gestört noch manipuliert werden.

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Galileo Public Regulated Service (PRS)

PRS bietet behördlich autorisierten Nutzer:innen die Möglichkeit mit speziell geschützten und verschlüsselten Satellitennavigationssignalen (GNSS) Ort und Zeit sicher zu bestimmen.

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GESTRA - Den erdnahen Orbit stets »im Blick«

Um den erdnahen Orbit zu überwachen und zu wissen, welche Objekte sich dort bewegen, ist ein Phased-Array-Radar mit hoher Strahlagilität vonnöten. Daher baut das Fraunhofer FHR im Auftrag des Bundeswirtschaftsministeriums das teilmobile Weltraumüberwachungsradar »GESTRA«.

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DARCY – GNSS Interferenz-Detektion mit Maschinellem Lernen und Crowdsourcing

Globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) werden für robuste und genaue Positions- sowie Zeitinformationen eingesetzt und sind mittlerweile zu einem elementaren Bestandteil unserer kritischen Infrastruktur (KRITIS) geworden. Das Stören und Täuschen dieser
Signale kann somit schwerwiegende Auswirkungen wie den Ausfall des Stromnetzes oder des Mobilfunknetzes haben. Das Projekt »DARCY« (Development of an advanced interference detection and robustness capabilities system) hat die Entwicklung eines Netzwerks von Sensoren zur Erkennung, Bewertung, Charakterisierung sowie Lokalisierung von Störern zum Ziel.

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Optical SatCom

Optische Kommunikationssysteme sind mit dem ständigen Bedarf an höheren Datenraten konfrontiert. Gemeinsam mit den Industriepartnern SpaceTech GmbH und Tesat-Spacecom GmbH & Co. KG beteiligt sich das FBH an einer von der ESA geförderten Aktivität zur Untersuchung der Eignung von Diodenlasertypen für WDM in kohärenten optischen Kommunikationsterminals bei 1064 nm.

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PhLEXSAT

Photonische Technologien sind der Schlüssel für die Erfüllung der Anforderungen zukünftiger Terabit/s-Kommunikationssatelliten. PhLEXSAT wird den Reifegrad mehrerer wichtiger photonischer Bauelemente und Module auf TRL5 erhöhen, und zwar durch Entwurf,
Herstellung und Prüfung.

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Pumplaser für Weltraum- & Satellitenanwendungen | European Data Relay Satellite System (EDRS)

In Satelliten werden immer mehr Diodenlaser-gepumpte Festkörperlaser eingesetzt. Für diesen Zweck entwickel das FBH effiziente und kompakte Pumplasermodule, die die extrem hohen Anforderungen an Langzeitstabilität  und Strahlungsresistenz erfüllen sowie eine hohe Vibrations- und Temperaturbeständigkeit aufweisen.

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ROAA – Antennenarray zur Atmosphärenmessung

Im Rahmen des ESA-Projekts (European Space Agency) »ROAA« (Radio Occultation Antenna Array) hat das Fraunhofer IIS ein Antennenarray entwickelt um Erdatmosphäre vom Weltraum aus präzise vermessen zu können. Mit Funksignalen werden atmosphärische Zustände wie Druck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit ermittelt.

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TIRA

Das System dient in erster Linie als Experimentalträger der Entwicklung und Untersuchung von Radarverfahren zur Erfassung und Aufklärung von Objekten im Weltraum.

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FBH developments for space

»frequent« Magazin (Dez. 2021)

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