Wie die Plattform Austria in Space vergangene Woche berichtete, gelang erstmals ein erfolgreicher optischer Kommunikationslink zwischen Europa und der NASA-Raumsonde „Psyche“, die sich derzeit auf dem Weg zum gleichnamigen Asteroiden befindet – rund 1,8 astronomische Einheiten (ca. 265 Millionen Kilometer) entfernt von der Erde. An diesem historischen Moment war maßgeblich das Wiener Startup qtlabs beteiligt, das zentrale Komponenten für das europäische Empfangssystem entwickelte und den Kommunikationslink mit durchgeführt hat.

qtlabs in Kooperation mit NASA und ESA

Hierbei handelte es sich um eine Kooperation zwischen der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der NASA. Mit dem Ziel, den Einsatz von optischer Kommunikationstechnologie für Deep-Space-Missionen zu testen. Um vor allem die Datenübertragungsraten in der Raumfahrt auf ein neues Level zu heben, mit dem Blick auf den Aufbau einer Weltraumwirtschaft über erdnahe Orbits hinaus. Dies solle künftig Mond- und interplanetare Missionen ermöglichen.

„Aus technischer Sicht war das ein absoluter Meilenstein. Damit dieser Datenaustausch in beide Richtungen funktionieren kann, galt es, zwei bedeutende technische Hürden zu überwinden: Zum einen musste ein Laser entwickelt werden, der leistungsstark genug ist, um ein weit entferntes Raumfahrzeug mit höchster Genauigkeit anzusteuern. Zum anderen war ein extrem empfindlicher Empfänger erforderlich, der selbst das schwächste zurückkehrende Signal – oftmals bestehend aus nur wenigen Photonen nach einer Reise über Hunderte Millionen Kilometer – zuverlässig erfassen kann. Unser optisches Interface zwischen Teleskop und Detektor war entscheidend dafür, dass dieser Nachweis überhaupt möglich war“, erklärt Lukas Bulla, technischer Leiter bei qtlabs.

Internationales Projektkonsortium

Das österreichische Unternehmen leitete und koordinierte das internationale Projektkonsortium, bestehend aus Partnern aus Deutschland (Quantum Space Systems GmbH), der Schweiz (General Atomics Synopta GmbH) und den Niederlanden (Single Quantum). Im Rahmen des Projekts war qtlabs für das optische Design sowie die Lieferung hochpräziser passiver Komponenten verantwortlich. Zusätzlich zeichnete sich das Wiener Unternehmen für Integration, Tests und die Inbetriebnahme des Optical Ground Laser Receivers (OGLR) verantwortlich. Der Empfänger wurde an einem astronomischen Teleskop mit einem 2,3-Meter-Primärspiegel in Griechenland installiert.

Das vom Physiker Rupert Ursin zusammen mit Thomas Scheidl gegründete Startup bewegt sich seit einigen Jahren im Bereich der optischen Kommunikation und der Quantenkommunikation. Dieses Know-how war ausschlaggebend dafür, von der ESA für die Entwicklung des optischen Subsystems beauftragt zu werden, heißt es.

„10- bis 100-mal höhere Datenraten“

„Die nun erfolgte Demonstration stellt einen wichtigen Meilenstein dar: Sie zeigt, dass optische Kommunikation unter realen Bedingungen über interplanetare Distanzen technisch machbar ist. Optische Verbindungen versprechen 10- bis 100-mal höhere Datenraten als heutige Systeme auf Funkfrequenzbasis. Die Kombination beider Technologien – optisch und funkbasiert – ist entscheidend, um den ständig wachsenden Bedarf an Datenübertragung bei Missionen zur Erforschung des Universums zu decken“, sagt Johannes Pseiner, Projektleiter bei qtlabs.