Home 3D-Drucker Neue Punktstrahlantennen erhöhen die Bandbreite der Kommunikationssatelliten

Neue Punktstrahlantennen erhöhen die Bandbreite der Kommunikationssatelliten

In den letzten Monaten hat das Raumfahrzeug-Herstellerunternehmen SSL drei große Kommunikationssatelliten fertiggestellt. Es baute zwei von ihnen für den kanadischen Betreiber Telesat. Dann werden sie nacheinander in verschiedene geosynchrone Umlaufbahnen 36.000 Kilometer über der Erdoberfläche gebracht, die jeden Satelliten über eine bestimmte Stelle schweben lassen, selbst wenn sich der Planet dreht.

Von ihren jeweiligen Standorten aus wird das für Telesat gebaute Paar Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsdienste, einschließlich Breitband-Internet, für die nächsten 15 Jahre nach Asien und Amerika liefern.

Mit mehr als 7.000 Kilogramm wurde Telstar 19 Vantage zum schwersten kommerziellen Kommunikationssatelliten, der jemals gestartet wurde, als er die Erde am 22. Juli verließ. Aber auch die Schwester Telstar 18 Vantage (die am 10. September gestartet wurde) sind in anderer Hinsicht bemerkenswert.

Die 18V- und 19V-Antennen können eine Art Strahl übertragen, der den Datendurchsatz erheblich verbessert. Darüber hinaus verwendete SSL 3D-Drucktechniken zum Erstellen und Anpassen beider Satelliten.

Geosynchrone Kommunikationssatelliten senden und empfangen Signale über ein außergewöhnlich breites Abdeckungsgebiet. „Mit geo können Sie etwa ein Drittel der Erde mit einem Satelliten abdecken“, sagt Carolyn Belle, Senior Analyst bei Northern Sky Research in Cambridge, Massachusetts, einer Telekommunikationsberatungsfirma. Aus bestimmten Winkeln können diese Satelliten fast die Hälfte der Weltbevölkerung in Reichweite haben.

Das sind eine Menge potenzieller Nutzer, die sich über ein riesiges Gebiet verteilen, weshalb Kommunikationssatelliten in der Vergangenheit mit einer breiten Strahlabdeckung gearbeitet haben. Aber, wie der leitende Technologiebeauftragte von SSL, Rob Schwarz, sagt, werden Punktstrahler immer beliebter. Punktstrahlen sind fokussierte Strahlen elektromagnetischer Energie, die mehr Daten zu kleineren Bereichen übertragen können als breite Strahlen.

Punktstrahlen funktionieren letztlich ähnlich wie Mobilfunkmasten. Der Satellit sendet entlang eines bestimmten Bandes im allgemeinen Bereich um die Bodenstation, und die Station, die auf dieses Band abgestimmt ist, empfängt das Signal. „Es ist, als würde man ein Handy in einer bestimmten Zelle finden“, sagt Schwarz.

Die 18V und 19V verwenden die Ku (12 bis 18 Gigahertz) und Ka (26 bis 40 GHz) Bänder für ihre Punktstrahlen und breiten Strahlen. Die Bänder sind in den letzten Jahren populärer geworden, weil sie höhere Datenraten liefern als das 4-bis-8-GHz-C-Band, das üblicherweise für Satellitenkommunikation verwendet wird. Diese Verschiebung kam trotz der Tatsache, dass höherfrequente Bänder einen größeren Signalverlust in der Atmosphäre aufweisen, insbesondere in regnerischen Klimazonen.

Die Telstar-Satelliten, die von SSL mit Sitz in Palo Alto, Kalifornien, gestartet wurden, haben 3D-gedruckte Komponenten in den Antennenstreben, die Antennen, Tracking-Ausrüstung und Satellitensteuerungsausrüstung unterstützen. Der 3D-Druck beschleunigt den Entwurfsprozess und kann Verbindungen erzeugen, die genauso stark sind, aber komplexere Formen aufweisen als solche, die mit der herkömmlichen Montage hergestellt werden, ohne dass schwierige Schweißarbeiten erforderlich sind.

Diese Technik senkt auch die Kosten, obwohl geosynchrone Satelliten teuer bleiben. „Geosatelliten steigen in den Milliarden von Dollar pro Satellit“, nachdem man die Kosten für den Start in Rechnung gestellt hat, sagt Analyst Belle. Obwohl einige Start-ups Konstellationen kleinerer Satelliten mit niedrigerer Erdumlaufbahn als Alternative verfolgen, sagt Belle, dass größere Satelliten dank ihres effizienten Stromverbrauchs und sehr niedrigen Kosten pro Bit der Daten realisierbar bleiben.

Wenn sie ihre Arbeit für die nächsten 15 Jahre gut machen, dann wird, kurz bevor jedem Satelliten kein Treibstoff mehr zur Verfügung steht, jeder in einen höheren Friedhofsorbit befördert. „Der Friedhofsorbit ist für die funktionstüchtigen Satelliten, die ihre Operationen abgeschlossen haben“, sagt Schwarz.

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