Laserkommunikation im Weltraum

Weltraumtechnik. Präzisionsoptiken für den Einsatz im Weltraum.

Berliner Glas entwickelt, fertigt und montiert optische high-end Komponenten, Baugruppen und Systeme, die die strengen Anforderungen für den Einsatz im Weltraum erfüllen. Dazu gehören Präzisionsoptiken für die Umweltbeobachtung aus dem Weltraum sowie optische Module für die Laserkommunikation - beispielsweise für das Laser Communication Terminal (LCT) der Datenautobahn im All.

Um die notwendigen hochspezifischen Eigenschaften zu gewährleisten, werden sämtliche optischen Systeme von unseren Spezialisten für den Weltraumeinsatz getestet und qualifiziert.

Optische Systeme für die Laser­kommuni­kation im Weltraum

An unserem Berliner Standort entwickeln und fertigen wir optische Module für Laser Communication Terminals (LCT), die maßgeblich die „Glasfaserrevolution“ im Weltall vorantreiben.

Das LCT überträgt große Datenmengen (1,8 Gbit/s) zwischen Satelliten im erdnahen Orbit (LEO) und im geostationären Orbit (GEO). Erst damit wird eine sehr schnelle Bereitstellung von Satellitendaten für die Auswertung auf der Erde sichergestellt (Details hier in Datenautobahn im All). Zudem ist diese Technologie führend im Bereich der Energieeffizienz und Sicherheit (störungsunempfindlich, abhörsicher).

Unser Beitrag

  • Kundenspezifische Konzeptionierung und Entwicklung hochanspruchsvoller Systeme
  • Umfangreicher Einsatz industrieller Entwicklungswerkzeuge für eine marktgerechte Produktauslegung
  • Effiziente Technologien und „State-of-the-Art“ Prozesse für höchste Systemperformance
  • Erfahrung im Umgang mit anspruchsvollen Normen und Vorgaben im Rahmen des European Cooperation for Space Standardization (ECSS) für risikominimierte Entwicklung und Montage
  • Herstellung von Präzisionsspiegeln für außerordentliche Anwendungsfälle (High-Performance Mirror for Space Applications)
  • Vollumfängliche Produktumsetzung, von der Idee zur Serienreife inklusive Qualifikation und Modulverifikation 
Messtechnikaufbau für die Weltraumtechnik im Reinraum

Testaufbau und Montageplatz in Reinraumumgebung (ISO-Klasse 5)

Messaufbau für Raumfahrtprodukte

Messaufbau für Raumfahrtprodukte

Hoch­leistungs­optiken für die Erd- und Umwelt­beobachtung

Die Hauptaufgabe moderner Satelliten ist die zivile Erdbeobachtung zur Erforschung von Umwelteinflüssen auf der Erde. Unser Beitrag in diesem Segment sind ultrapräzise Prismen aus unterschiedlichen Materialien (mit einer Genauigkeit besser λ/5) für den Umweltsatelliten EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program).

EnMAP ist eine Satellitenmission, die hyperspektrale Bilddaten der Erdoberfläche erfassen wird. Das Spektrometer deckt dabei den Wellenlängenbereich von 420 nm bis 2450 nm mit ca. 230 Spektralkanälen für den sichtbaren und infraroten Spektralbereich ab. Das Projekt wird vom DLR Raumfahrtmanagement mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.

Unser Angebot für die Erd- und Umweltbeobachtung umfasst

  • Produktspezifische Technologien und Fertigungsprozesse für höchstanspruchsvolle optische Komponenten
  • Design und Umsetzung komplexer Vorrichtungen zur Herstellung und Montage anspruchsvoller Produkte
  • Feinstbearbeitung und hochpräzise Messtechnologie für kleine und leichte Komponenten bis hin zu Großoptiken (2 m Durchmesser/Länge) mit einzigartiger Oberflächengenauigkeit
  • Nutzung und Einhaltung industrieller Standards in Qualitätsmanagement und Projektumsetzung sowie seriennahe Werkzeuge für hohe Effizienz
  • Marktorientierte Anwendung moderner Steuerprozesse, um komplexe Produkte rechtzeitig und planbar bereitstellen zu können
Umweltsatellit EnMAP: Animation

Umweltsatellit EnMAP: Animation, Quelle: OHB System AG

Hoch­leistungs­spiegel für den Einsatz im Weltraum

Mit unserem Know-how über anodisches Bonden von SiSiC und Glas beherrschen wir eine besondere Fertigungskompetenz für die Herstellung von Weltraumspiegeln unterschiedlichster Dimensionen und Konturen.

Mit diesen ultrapräzisen Spiegeln (High-Performance Mirror for Space Applications), die neben außergewöhnlicher Leistungsfähigkeit auch die extrem harschen Umwelteinflüsse innerhalb ihrer vielen Jahre im Weltraumeinsatz meistern müssen, leisten wir einen Beitrag für die Verwirklichung komplexer optischer Systeme bspw. für die Laserkommunikation im Weltall.

Um höchste Anforderungen bei größtmöglicher Beständigkeit unserer Produkte zu erzielen, bauen wir unser Technologie-Know-how im Bereich des Fügens (z. B. anodisches Bonden von SiSiC und Glas) oder Beschichtens (z. B. PVD von Glas auf SiC) ständig weiter aus.

Parameter, die mit Hilfe unserer Technologien erzielt werden können

  • Geringe Flächenmasse von < 30 kg/m² durch gezielte (auch geschlossene) Leichtgewichtung für das optimale Verhältnis von Masse zu Dimension
  • Hohe thermische und mechanische Steifigkeit durch Einsatz geeigneter Materialien wie SiC, SiSiC oder vergleichbarer Werkstoffe
  • Geringe Restrauheit (< 1 nm RMS) durch Aufbringen einer konventionell polierten Glasschicht
  • Höchste Oberflächenebenheiten durch Feinkorrekturverfahren
  • Geringe Streulichteinflüsse aufgrund der hohen optischen Oberflächenqualität
Leichtgewichteter Weltraumspiegel

Leichtgewichteter Weltraumspiegel

Weltraumspiegel

Geschlossene Leichtgewichtsstrukturen für Spiegel im Weltraumeinsatz

Erd­gebundene astro­nomische Anwendungen

Der Blick in die Sterne ist nicht erst seit den astronomischen Pionieren Galileo Galilei oder Johannes Kepler von großer Bedeutung. Mit erdgebundenen optischen Systemen und High-End-Komponenten, die den hohen Anforderungen astronomischer Anwendungen gerecht werden, unterstützen wir Projekte in der Weltraumbeobachtung.

Unser Angebot auf dem Gebiet astronomischer Anwendungen umfasst

  • OEM-Entwicklung komplexer optischer Systeme, vor allem High-End-Teleskope oder adaptive Optiken
  • Entwicklung und Umsetzung spezifisch angepasster optischer Technologien für die Fertigung und Qualifizierung
  • Effiziente und risikominimierte Durchführung komplexer Projekte unter Verwendung unserer erprobten Fertigungsmöglichkeiten für Produkte in astronomischen Anwendungen
  • Einsatz von State-of-the-Art Prozessen und Methoden für beste optische Leistungsfähigkeit, maximale Abbildungsqualität und höchste Sauberkeitsgüte (mind. ISO 5)
  • Zertifizierte Prozesse und der geübte Umgang mit branchenüblichen Normen und Vorgaben für serienreife Produkte in astronomischen Anwendungen
Teleskop für Astronomie

Große Hochleistungsspiegel für astronomische Anwendungen

Optisches Mess­equipment für Weltraum­anwendungen (OGSE)

Für den erfolgreichen Einsatz im Weltall ist es zwingend erforderlich, das richtige und qualifizierte Equipment am Boden für die Justage, Messungen und Abnahmen zur Verfügung zu haben. Wir sind ein ausgezeichneter Partner für diese Aufgabe und haben bereits mehrfach für Schlüsselanwendungen und wichtige Raumfahrtprogramme das entscheidende OGSE (optical ground support equipment) bereitstellen dürfen.

Wichtige technische Parameter, die wir anbieten können, lauten

  • Realisierung auch sehr großer optischer Bauteile (bis zu 2 m Durchmesser bzw. Kantenlänge)
  • Bearbeitung unterschiedlicher Glas- und Glaskeramikwerkstoffe
  • Feinbearbeitung der Oberfläche auf wenige Nanometer PV, abhängig vom optisch-genutzten Bereich
  • Einsatz von Hochleistungsprüfsystemen für die Absolut-Qualifizierung
  • Regelmäßiger Abgleich mit der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) und internen Prüfnormalen
  • Sub-Winkelsekunden-Korrektur für Strahlrichtungsprüfungen und Kalibration
  • Nutzung unserer industriellen Bearbeitungs- und Prüfmöglichkeiten auch für Sonderprodukte in kleiner Stückzahl
  • Vollständige und normgerechte Dokumentation kundenspezifischer Anforderungen
Calibration of a zerodur mirror

Absolut-Kalibration eines ZERODUR-Referenzspiegels

Referenzen

Bei den folgenden Raumfahrtprogrammen sind unsere Komponenten und Systeme erfolgreich im Einsatz:

 

Programm

Start

EDRS-C 2019
SENTINEL-2B 2017
SENTINEL-1B 2016
EDRS-A 2016
SENTINEL-2A 2015
SENTINEL-1A 2014
ALPHASAT 2013

 

 

 

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