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TerraSAR LCT-ATM

Wellenlänge 1064 nm Sendeleistung 1W Sendeapertur D 12.4cm Empfangsapertur D 40cm DLR, 12.4cm Tesat Daten Rate 5.6Gbps BPSK Distanz 500-1000km Elevationswinkel 30-90deg. The laser communication terminal in the test-bed.

Im Rahmen der TerraSAR-X-Mission soll das Laserkommunikations-Terminal DLR-LCT (Laser Communications Terminal) als zweite Payload in einem Downlink-Experiment verifiziert werden. Begleitend dazu werden im Vorfeld am Institut für Kommunikation und Navigation einige Arbeiten im Projekt LCTSX-ATM unter Finanzierung von ESA Artes-5 und abgesichert durch eine DLR-interne Leistungs-Ressourcen-Vereinbarung durchgeführt.
Gegenstand dieser Arbeiten ist zum einen eine Machbarkeitsstudie für den optischen Downlink, in der die speziellen Bedingungen der vorgesehenen Bodenstationen und die Turbulenzeffekte der Erdatmosphäre charakterisiert und berücksichtigt werden. Modelle der Atmosphäre werden dabei Simulationen zugrunde gelegt, die eine Beurteilung des kohärent-optischen Kommunikationssystems im spezifischen Fall erlauben. Dabei kommt das DLR-eigene Simulations-Tool PILAB zum Einsatz.
Da die Modellierung der Atmosphäre mit einigen Unsicherheiten behaftet ist, sollen die Modelle durch Messungen belegt bzw. verfeinert werden. Dazu wird ebenfalls im Rahmen von LCTSX-ATM ein Messgerät (ATM – Atmospheric Turbulence Monitor) entwickelt, das in der Lage ist die Turbulenzeffekte der Atmosphäre zu vermessen und daraus ein Höhenprofil der Turbulenz zu erstellen. Dabei kommen ein astronomisches Teleskop und ebenfalls aus der Astronomie entliehene Messinstrumente zum Einsatz. Gleichzeitig soll dieses Gerät in der Lage sein, LEO-Satelliten zu verfolgen, so dass eine aufwendige Nachführeinheit notwendig wird.
Das hier erstellte Messgerät soll dann auch parallel zu den LCT-Downlink-Tests zum Einsatz kommen, um die dort gewonnen Ergebnisse mit den atmosphärischen Bedingungen korrelieren zu können. Der weitere Ausbau zur vollständigen optischen Bodenstation mit universeller Tracking-Fähigkeit ist geplant.

Laufzeit: 2004 - 2007

Publikationen :

N. Perlot, M. Knapek, D. Giggenbach, J. Horwath, M. Brechtelsbauer, Y. Takayama, T. Jono, "Results of the Optical Downlink Experiment KIODO from OICETS Satellite to Optical Ground Station Oberpfaffenhofen (OGS-OP)," SPIE Photonics West, Free Space Laser Communication Technologies XIX, San Jose, Jan. 2007. pdf

M. Knapek, J. Horwath, N. Perlot and B. Wilkerson, “The DLR Ground Station in the Optical Payload Experiment (STROPEX) - Results of the Atmospheric Measurement Instruments”, Proceedings of the SPIE 2006, Vol. 6304. pdf

Joachim Horwath, Florian David, Markus Knapek, Nicolas Perlot, “Coherent transmission feasibility analysis,” Free-Space Laser Communication Technologies XVII; G. Stephen Mecherle; Ed., Proc. SPIE Vol. 5712, p. 13-23., April 2005. pdf

Beispiel der aufgenommenen Turbulenzdaten. Links die Aufnahme einer Intensitätsverteilung in der Empfangspupille der Bodenstation. Mittenabschattung und Spinne sind gut zu sehen. Rechts die Fokalpunkte des DIMMs, deren Bewegung eine Aussage über die atmosphärische Kohärenzlänge zulässt.