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Die W-Cube-Mission, die im Sommer 2021 auf Initiative der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) gestartet wurde, hat erfolgreich die Machbarkeit der Nutzung von W-Band- (75 GHz) und Q-Band-Frequenzen (37,5 GHz) als Feeder-Link-Kanäle für Breitband-Satellitensysteme der nächsten Generation auf einer erdnahen Umlaufbahn (LEO) demonstriert.
Der W-Cube-Satellit wurde entwickelt, um neue Frequenzbänder zu evaluieren, die die Kapazität der globalen Satellitenkommunikation erweitern können, und um interaktiven Satelliten die Verbindung mit dem Internet über diese Hochfrequenzkanäle zu ermöglichen. Auf der Nutzerseite bleiben die Dienste mit Ka- und Ku-Band-Geräten kompatibel, die von weit verbreiteter und kostengünstiger Hardware profitieren.
Die Mission wurde in Zusammenarbeit mit einem Konsortium führender europäischer Institutionen und Unternehmen durchgeführt:
VTT – Entwicklung der Nutzlast
Kuva Space – Satellitenbus und Satellitenbetrieb
Fraunhofer IAF – Q- und W-Band-Front-End-Module
Universität Stuttgart – Link-Budget und Kanalanalyse
Luis Cupido Technologies (LCT) – Bodenstationen (Antenne, Tracking und Abwärtswandler)
JOANNEUM RESEARCH – Projektmanagement, Signal-Empfänger und Datenverarbeitung
Im Rahmen der W-Cube-Mission wurde weltweit erstmals ein 75-GHz-Testsignal mit doppelter zirkularer Polarisation erfolgreich aus dem Weltraum übertragen und von der Bodenstation in Graz empfangen. Eine weitere Messbodenstation wurde bei VTT in Espoo, Finnland, betrieben. Kurzfristige Messungen wurden auch beim Europäischen Weltraumforschungs- und Technologiezentrum (ESTEC) der ESA in Noordwijk, Niederlande, durchgeführt.
Im Laufe von vier Jahren hat die CubeSat-Mission umfangreiche Messungen des Kanalverhaltens in der erdnahen Umlaufbahn (LEO) geliefert, einschließlich des Einflusses atmosphärischer Bedingungen wie Regenabschwächung. Diese Ergebnisse wurden in mehreren Fachzeitschriften veröffentlicht und stellen einen bedeutenden Fortschritt bei der Konstruktion, dem Bau und dem Betrieb von Satellitensystemen in diesen Frequenzbereichen dar.
Da die Mission nun zu Ende geht, wird der 3U-CubeSat voraussichtlich zwischen dem 1. und 4. Oktober 2025 seine Umlaufbahn sicher verlassen. Beim Wiedereintritt in die Atmosphäre wird der Satellit vollständig in der Atmosphäre verglühen, sodass keine Trümmerteile die Erdoberfläche erreichen.
Der nächste Schritt wird darin bestehen, die Pionierarbeit auf die geostationäre Erdumlaufbahn (GEO) auszuweiten. Die Messung eines W-Band-Signals aus der GEO wird eine kontinuierliche Beobachtung rund um die Uhr ermöglichen und den Weg für die Entwicklung robuster Satelliten-Breitbandsysteme mit hoher Kapazität ebnen.
»Das W-Cube-Projekt hat Neuland betreten, indem es erstmals die Nutzung von W-Band-Frequenzen aus dem Weltraum demonstriert hat«, sagte Arturo Martin Polegre, Technischer Leiter des Projekts bei der ESA. »Mit dem erfolgreichen Ende dieser Mission werden die gewonnenen Erkenntnisse direkt in die Konzeption künftiger Satellitenkommunikationssysteme einfließen und sicherstellen, dass Europa an der Spitze der Innovation im Weltraum bleibt.«
Projektleiter Michael Schmidt hob die gemeinsame Leistung hinter diesem Erfolg hervor: »Der Erfolg von W-Cube spiegelt das hohe Maß an Fachwissen und Engagement aller beteiligten Partner wider. Durch diese enge Zusammenarbeit haben wir gezeigt, was erreicht werden kann, wenn europäische Organisationen gemeinsam auf ein gemeinsames Ziel hinarbeiten und die Grenzen der Satellitenkommunikation erweitern.«
Das Team bedankt sich bei den nationalen ESA-Delegationen aus Österreich, Finnland, Deutschland und Portugal für die Unterstützung dieser historischen Mission.
Über das Fraunhofer IAF
Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF ist eine der weltweit führenden Forschungseinrichtungen auf den Gebieten der III/V-Halbleiter und des synthetischen Diamanten. Auf Basis dieser Materialien entwickelt das Fraunhofer IAF Bauelemente für zukunftsweisende Technologien, wie elektronische Schaltungen für innovative Kommunikations- und Mobilitätslösungen, Lasersysteme für die spektroskopische Echtzeit-Sensorik, neuartige Hardware-Komponenten für Quantencomputer sowie Quantensensoren für industrielle Anwendungen. Mit seinen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten deckt das Freiburger Forschungsinstitut die gesamte Wertschöpfungskette ab – angefangen bei der Materialforschung über Design und Prozessierung bis hin zur Realisierung von Modulen, Systemen und Demonstratoren. https://www.iaf.fraunhofer.de/
https://www.iaf.fraunhofer.de/de/medien/pressemitteilungen/esa-cubesat-demonstri... – Pressemitteilung auf der Homepage des Fraunhofer IAF
https://www.iaf.fraunhofer.de/de/medien/pressemitteilungen/satellit-sendet-erstm... – Pressemitteilung zum Projektstart im Jahr 2021
https://connectivity.esa.int/projects/wcube – Projektsteckbrief der ESA
Der W-Cube-Satellit sendete in erdnaher Umlaufbahn (LEO) Testsignale im W- und Q-Band (75 und 37,5 G ...
Copyright: © Fraunhofer IAF
Mock-up des W-Cube-Satelliten
Copyright: © Fraunhofer IAF
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, Students
Electrical engineering, Physics / astronomy
transregional, national
Research projects, Research results
German
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