Onderzoekers van TNO en consortium zijn erin geslaagd om data van een satelliet naar een grondstation op aarde te versturen via zelfontwikkelde lasercommunicatietechnologie. Dit is de eerste keer dat dit is gelukt met een Nederlands satellietinstrument. Deze technologie, die werkt met onzichtbare lasersignalen, maakt veel sneller en veiliger dataverkeer mogelijk dan de radiofrequenties die nu nog overal voor communicatie worden gebruikt.
Vandaag in de media
Lasersatellietcommunicatie
Vrijwel alle verbindingen in het dagelijks leven, zoals wifi, bluetooth of 5G, zijn gebaseerd op radiofrequentiegolven. Mede door de toename in dataverbruik door de mensheid raakt dit radiofrequentiespectrum langzaam vol. Hierdoor ontstaat schaarste en storingen. Laser-satellietcommunicatie biedt uitkomst omdat het via onzichtbare lasersignalen sneller en veiliger data verstuurt. Radiofrequenties bereiken snelheden van honderden megabits, in sommige gevallen enkele gigabits per seconde (Gbps). Met lasercommunicatie zijn snelheden mogelijk van honderd tot duizend keer zo hoog. Daar komt bij dat lasercommunicatielinks ook bij lagere snelheden interessant zijn, omdat de systemen veel kleiner, lichter en energiezuiniger zijn, wat in de ruimte van belang is. Daarnaast zijn de links veel veiliger omdat er zeer smalle optische laserstralen worden gebruikt in plaats van uitwaaierende radiosignalen. Dit maakt afluisteren lastiger en interferentie wordt sneller opgemerkt.
Kees Buijsrogge (Directeur TNO Space):
Deze cruciale mijlpaal markeert een belangrijke prestatie in het bevorderen van technologische soevereiniteit voor zowel Nederland als Europa in een sterke NAVO, omdat het snellere en veiligere breedbandconnectiviteit mogelijk maakt. Het is een eerste resultaat van gezamenlijke inspanningen binnen een opkomende Nederlandse industrie die gespecialiseerd is in optische satellietcommunicatie
Hoe werkt lasersatellietcommunicatie?
Experimenten
Het lasercommunicatiesysteem SmallCAT (Small Communication Active Terminal), werd in april 2023 gelanceerd door SpaceX aan boord van een satelliet van de Noorse ruimtevaartorganisatie (NOSA). Sindsdien heeft TNO voorbereidingen getroffen om een verbinding tot stand te brengen tussen de Noorse satelliet, die in een lage baan om de aarde vliegt, en optische grondstations in Den Haag (TNO) en Tenerife (ESA ESOC’s IZN-1). Tijdens zo'n experiment stuurt het grondstation eerst een lichtsignaal naar de satelliet waar het, tijdens het overkomen, gevonden moet worden door het lasercommunicatiesysteem aan boord. Vervolgens stuurt de satelliet zijn laser terug naar de aarde, waar het grondstation het moet opvangen. Dit is een enorme uitdaging omdat de satelliet op een hoogte van 500 kilometer overkomt met een snelheid van 28.000 kilometer per uur. Tijdens verschillende experimenten slaagde TNO erin om beide grondstations vanuit de ruimte te vinden en de laserstralen met uiterste precisie terug te sturen en weer op te vangen. Zodra er een laserverbinding tot stand was gebracht, werd data verstuurd van het satellietinstrument en ontvangen door het optische grondstation in Den Haag met een maximale datasnelheid van 1 Gigabit per seconde. Het grondstation bij TNO in Den Haag is ontwikkeld door TNO samen met Airbus Netherlands. Het is de eerste keer dat dit is gelukt met een dergelijk klein satelliet instrument van Nederlandse makelij. Het demonstreert dat de terminal op de satelliet en het grondstation werken en elkaar ook onder reële omstandigheden kunnen vinden.
Nederlands ecosysteem
Dit succes is een belangrijke stap in de ontwikkeling van laserterminals (AAC Clyde Space) en Grondstations (Airbus Netherlands) voor de opkomende lasercommunicatiemarkt en daarmee in de totstandkoming van een Europees ecosysteem voor snelle en veilige lasersatellietcommunicatie. Uiteindelijk is het de bedoeling dat het lasercommunicatiesysteem communiceert met andere Europese optische grondstations die deel uitmaken van het ‘Optical Nucleus’ netwerk, dat wordt beheerd door het Noorse KSAT (Kongsberg Satellite Services). Lasersatellietcommunicatie werkt het best als daarvoor een netwerk van meerdere satellieten wordt gebouwd. Voor een betrouwbaar lasercommunicatienetwerk is daarom uiteindelijk een constellatie van satellieten nodig.
Partners
Het satellietinstrument is ontwikkeld door een consortium onder leiding van TNO, waaronder AAC Hyperion (onderdeel van AAC Clyde Space) voor de elektronica aan boord, drivers en software, en Gooch & Housego (laserzender). De ontwikkeling is gefinancierd met middelen van het Netherlands Space Office (NSO) uit het ESA ARTES-programma en het innovatiebudget van het Nederlandse Ministerie van Defensie. TNO heeft ook bijgedragen aan de medefinanciering van dit programma. Het optische grondstation in Den Haag is ontwikkeld door TNO in samenwerking met Airbus Netherlands B.V., ASA en Digos.