Succes UltraAir is doorbraak in optische satellietcommunicatie
Nederland zette onlangs een belangrijke stap voorwaarts in de ontwikkeling van optische communicatietechnologie. Airbus Defence and Space en kennisinstituut TNO toonden aan dat stabiele lasercommunicatie mogelijk is tussen een vliegtuig in de lucht en een geostationaire satelliet.
Zes jaar investeerden Airbus Defence and Space en kennisinstituut TNO in de ontwikkeling van een experimentele, mobiele communicatieterminal genaamd UltraAir. Doel van de innovatie: een optische verbinding maken tussen een straalvliegtuig in de lucht en de geostationaire satelliet Alphasat en instrument TDP-1. Eind vorig jaar lukte dat tijdens een serie testvluchten boven de Middellandse Zee. UltraAir legde een stabiele, beveiligde dataverbinding van 2,6 gigabit per seconde. De verbinding hield minutenlang stand.
Op dit moment communiceren vliegtuigen, schepen en andere voertuigen met satellieten in de ruimte via radiofrequenties. UltraAir maakt duidelijk dat er een toekomst is voor communicatie via laserlicht. Dat biedt veel voordelen. Optische communicatie is zuiniger, minder makkelijk af te luisteren, moeilijker te verstoren en de bandbreedte van licht is aanzienlijk groter dan die van radiofrequenties. De toepassingen gaan van beveiligde communicatie tussen militairen op missie tot hoogwaardig internet aan boord van passagiersvliegtuigen.
High risk, high reward
De grootste uitdaging waar TNO ooit voor heeft gestaan. Zo noemt Kees Buijsrogge, directeur van TNO Space, de ontwikkeling van UltraAir: ‘Je moet een smalle laserstraal vanaf een bewegend platform heel precies gericht houden op een satelliet 36.000 kilometer hoog boven de aarde. Dat is gelukt dankzij heel geavanceerde optica, mechanica en regeltechnologie, die alleen Nederland tot nu toe heeft kunnen ontwikkelen.’
UltraAir werd mede gefinancierd door de Netherlands Space Agency met middelen uit ESA’s ScyLight-programma (Secure and Laser communication technology). Ook waren middelen beschikbaar uit het Groeifondsprogramma NXTGEN Hightech. Buijsrogge noemt deze bijdragen van cruciaal belang: ‘UltraAir is wat je noemt high risk, high reward. Het was een dappere stap van Nederland om te investeren in deze innovatieve technologie.’
Met het succes van UltraAir wordt Nederland volgens Buijsrogge een interessante partner om mee samen te werken in lasersatellietcommunicatie. Voor onze ruimtevaartindustrie levert het mogelijk een belangrijke exportpositie op.
Bert Meijvogel van de Netherlands Space Agency is het daarmee eens: ‘In Nederland hebben we de kennis en kunde om technologie te ontwikkelen voor optische communicatie in de ruimte. Dat komt door onze ruime ervaring met atmosferische satellietinstrumenten, zoals OMI, Sciamachy en Tropomi. De markt voor optische satellietcommunicatie is sterk in ontwikkeling. Met de juiste toeleveringsketen en moderne productiefaciliteiten creëert Nederland mooie kansen op de internationale ruimtevaartmarkt.’
5 x optische communicatie in Nederland
Met verschillende projecten bouwt de Nederlandse ruimtevaartindustrie zijn capaciteiten in optische satellietcommunicatie verder uit. ‘We komen goed op stoom’, omschrijft Bert Meijvogel de fase waarin bedrijven en kennisinstellingen op dit moment verkeren. Vijf recente ontwikkelingen.
- TNO en andere Nederlandse partijen werken onder leiding van SES aan een grondstation voor Quantum Key Distribution (QKD) in Noordwijk. Het grondstation is nodig voor een demonstratie en wordt gebouwd op de NL Space Campus. Na de demonstratie wordt het grondstation gebruikt om andere QKD ontwikkelingen te testen.
- Voor succesvolle optische satellietcommunicatie moeten satellieten met elkaar en met de grond verbonden zijn. Airbus Nederland werkt aan het ontwerp voor optische grondstation feeder links, waarmee een grote hoeveelheid data tegelijk in een lichtbundel naar de ruimte kan worden verzonden.
- Een relatief groot consortium met onder meer TNO, Airbus Nederland, Celestia STS, LioniX, VTEC en FSO bouwt een instrument voor een laserverbinding tussen een vliegtuig en satellieten in een lage baan om de aarde. Hierbij wordt zoveel mogelijk gebruik gemaakt van technologie en hardware die Nederland eerder al ontwikkelde. Het instrument wordt getest met een vliegtuig van het NLR.
- FSO kwalificeert een instrument voor optische communicatie tussen toekomstige satellieten van de Europese constellatie IRIS2. De technologie is gebaseerd op bewezen succesvolle hardware die Nederland bouwde voor de Noorse satelliet NorSat-TD.
- Eerder bouwde TNO, met bijdrage van AAC Hyperion, al de terminal voor NorSat-TD die optische communicatie vanuit de ruimte mogelijk maakt. De terminal is doorontwikkeld, zodat bijvoorbeeld door aardobservatiesatellieten verzamelde data met een snelheid van 10 gigabit per seconde naar de aarde kunnen sturen.