Die nächste Generation einer GEO/MEO-Amateurfunknutzlast?

März 30, 2024 Aus Von Peter Gülzow

Auf Anfrage der IARU unterstützt die Europäische Weltraumorganisation (ESA) eine Initiative zur Definition einer zukünftigen Amateurfunksatelliten-Nutzlast im geostationären Orbit.

FUTURE GEOSTATIONARY AMATEUR SATELLITE COMMUNICATIONS PAYLOAD

Die Umsetzung soll durch eine kollaborative Zusammenarbeit zwischen internen, industriellen und Amateurfunkbeteiligten erfolgen. Im Rahmen dieser Aktivität sollen die Anforderungen der Amateur- und der kommerziellen Satellitenindustrie konsolidiert, verschiedene Nutzlastoptionen gegeneinander abgewogen, das künftige Nutzersegment angesprochen, Szenarien für die Finanzierung, die Beschaffung und den Betrieb einer solchen Nutzlast entwickelt und Möglichkeiten der Unterbringung auf geostationären Plattformen untersucht werden.

Vorschlag der AMSAT-DL

Hier der Vorschlag für eine geostationäre Mikrowellen-Amateurfunk-Nutzlast der AMSAT-DL, verfasst von den Autoren Kai Siebels DH0SK und Matthias Bopp DD1US. Der Vorschlag berücksichtigt die technischen Anforderungen und Bedürfnisse von Funkamateuren. Es werden verschiedene Aspekte wie Orbit, Satellit und Plattform sowie Nutzlast berücksichtigt.

AMSAT DL Proposal Geo Payload Final

Unter den möglichen Orbits wie MEO, HEO und GEO hat sich der GEO-Orbit aufgrund der umfangreichen Erfahrung mit OSCAR-100 als am besten geeignet erwiesen. Ein guter Kompromiss für die Orbitposition wäre bei ~43 Grad West, um auch die osteuropäischen Länder und den größten Teil Nordamerikas zu unterstützen.

Eine Nutzlast für Amateurfunk sollte den größtmöglichen Spielraum für Experimente auf verschiedenen Bändern ermöglichen. Es könnten sechs Bänder für den Uplink verwendet werden, um Experimente mit verschiedenen Frequenzen zu ermöglichen. Das Haupt-Uplink-Band ist das 13-cm-Band, das Haupt-Downlink-Band ist das 3-cm-Band. Alle vorgeschlagenen Band- / NB-Transponder-Kombinationen sind mit sehr vertretbarem Aufwand an der Bodenstation realisierbar.

Eine eigene AMSAT-Mission (Amateurfunk) auf Basis eines von der ESA unterstützten Micro GEO bietet Möglichkeiten für mehrere zusätzliche Experimente, die die Ziele von AMSAT für Ausbildung, Wissenschaft und Entwicklung unterstützen, um junge Menschen für Technologie des Amateurfunks zu begeistern. Schließlich könnte eine solche Mission auch eine hervorragende Plattform für Katastrophen- / Notfallkommunikation direkt über die GEO-Satellitentransponder bieten.

Micro GEO und QO-100

Micro GEO Satelliten sind eine neue Klasse von kleinen geostationären Kommunikationssatelliten. Sie sind etwa ein Zehntel so groß wie traditionelle geostationäre Satelliten und messen typischerweise nur einen Kubikmeter. Diese geringere Größe macht sie deutlich kostengünstiger in der Herstellung und im Start, was es Satellitenbetreibern ermöglicht, maßgeschneiderte regionale Dienste oder Lückenfüller anzubieten, die mit großen Satelliten finanziell nicht machbar wären.

Die Amateurfunknutzlast „QO-100“ auf dem Es’hail-2 geostationären Satelliten, ist eine bahnbrechende Plattform für die Amateurfunkgemeinschaft, da er die erste geostationäre Nutzlast für Amateurfunk darstellt. Die beispielhafte Zusammenarbeit zwischen AMSAT-DL, QARS und kommerziellen Partnern bei diesem Projekt mit der Integration von Amateurfunknutzlasten in einen kommerzielle Satelliten ist ein Zeichen für die fortschreitende Zusammenarbeit zwischen der Amateurfunkgemeinschaft und der kommerziellen Raumfahrtindustrie. Diese Synergie kann neue Wege für Amateurfunkprojekte im Weltraum ermöglichen. QO-100 dient als Brücke zwischen traditionellen Ansätzen und neuen Möglichkeiten, bleibt dabei aber fest in den Prinzipien des Amateurfunks verwurzelt. Seine Präsenz im geostationären Orbit ist ein Triumph für die Amateurfunkgemeinschaft und ein Zeichen dafür, dass der Amateurfunk auch weiterhin eine wichtige Rolle in der Erforschung und Nutzung des Weltraums spielen kann.

SYNCART 2.0 auf dem Heinrich-Hertz-Satelliten

Die Heinrich-Hertz Satellitenmission (auch H2Sat) ist ein nationaler, geostationärer Kommunikations- und Forschungssatellit. Er wurde von der Raumfahrtagentur des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Auftrag des BMWi im Rahmen der Raumfahrtstrategie der Bundesregierung geplant und dient sowohl unabhängigen Nutzlasten (“hosted payloads”) als auch der In-Orbit-Verifizierung (IOV) von Technologien sowie zu Forschungszwecken.

Im Juli 2012 hatte AMSAT-Deutschland (AMSAT-DL) eine Amateurfunk-Nutzlast auf dem Heinrich-Hertz-Satelliten mit dem Namen “SYNCART 2.0” vorgeschlagen. Dabei handelte sich dabei um eine Weiterentwicklung der Transponder des P3-D AMSAT-OSCAR-40-Satelliten im X- bzw. K-Amateurfunk-Band sowie eine Bake im 76-GHz-Band.

Die Ziele der Amateurfunknutzlast waren wie folgt:

Erschließung des geostationären Orbits für den Amateurfunkdienst
Kommunikationsressource für Not- und Katastrophenfunk (mit stromsparender, kleiner, einfacher Technik)
In-Orbit-Verifikation der SDX-Technologien
Förderung der Verbreitung von Mikrowellentechnologie
Gewinn neuer Erkenntnisse durch Studium der Ausbreitungsbedingungen im 76-GHz-Band für Satellitenanwendungen
Bereitstellung eines Signals zur Kalibrierung von Antennen, Umsetzern und Empfängern, insbesondere für radioastronomische Anwendungen
Anregung zum Erwerb wissenschaftlich-technischer Bildung insbesondere bei Schülern und Jugendlichen durch Bereitstellung einer ständig verfügbaren Satellitenressource, z.B. zum Einsatz im Unterricht, Forschung und Lehre
Erwerb von konkretem Wissen und Erfahrungen mit Satellitentechnologien sowie entsprechende Forschungsmöglichkeiten, um der Raumfahrtindustrie hochqualifizierte Fachkräfte zur Verfügung zu stellen.

Das Konzept zielte dabei darauf ab, eventuell vorhandene Restkapazitäten des H2Sat effizient und effektiv zu nutzen.

Die Heinrich-Hertz Machbarkeitsuntersuchung wurde 2010 abgeschlossen. Von 2011 bis 2013 wurde die Planungsphase B durchgeführt. Im Juli 2012 reichte AMSAT-DL Ihren Vorschlag zu einer Amateurfunknutzlast ein. Zu diesem Zeitpunkt waren leider bereits wichtige Positionen auf dem Antennendeck und bei den Nutzlasten belegt. Es gab noch einen Ansatz für einen Ka/Ka Relaying-Transponder, allerdings wäre die Nutzung auf zwei kleine Spotbeams nach Norddeutschland und Süddeutschland beschränkt gewesen. Dies erschien uns damals gegenüber den Mitgliedern und der Amateurfunkgemeinschaft, bezogen auf das Verhältnis von Aufwand/Kosten zum Nutzen, nicht als vertretbar. Nachdem klar war, dass eine Amateurfunk-Nutzlast auf dem Heinrich Hertz Satelliten in der vorgeschlagenen Form als nicht lösbar erschien, wurde der Vorschlag im September 2012 schließlich zurückgezogen.

Wie durch ein Wunder, sollte sich jedoch nur wenige Monate später ein neues Fenster öffnen! Schon im Dezember 2012 gab es erste Gespräche und Kontakte, die schließlich zu einer Amateurfunknutzlast auf dem Es’hail-2 Satelliten, auch bekannt als Qatar-OSCAR 100 oder QO-100 führten. Es’hail-2/QO-100 wurde am 15. November 2018 an Bord einer SpaceX Falcon 9-Rakete gestartet. Dieses Projekt ist eine gemeinsame Initiative der Qatar Satellite Company, der Qatar Amateur Radio Society und AMSAT-DL. Der Satellit wurde von Mitsubishi Electric Corporation in Japan gebaut und befindet sich auf einer geostationären Umlaufbahn bei 26° Ost.