Die zunehmende Datenmenge, die durch aktuelle und künftige Erdbeobachtungsmissionen erzeugt wird, erfordert hohe Übertragungsraten, um Datenverlust zu vermeiden. Die hohe Bandbreite die im W-Band (75–110 GHz) zur Verfügung steht erlaubt nicht nur einen hohen Durchsatz von wissenschaftlichen Daten, sondern ermöglicht auch eine breite Palette von kommerziellen Rundfunk-und Internet-Diensten. Abgesehen von den Vorteilen der Bandbreite, reduzierter Interferenz und verringerter Baugröße der Instrumente ist die Signaldämpfung durch die Troposphäre unzureichend modelliert. Weiters sind die verfügbaren Modelle nur bis 50 GHz validiert. Dies unterstreicht die Notwendigkeit von satellitengestützten Dämpfungsmessungen der Atmosphäre mit gleichzeitigen Regenmessungen. Somit können Dämpfungsmodelle verbessert werden und Statistiken über die Dämpfung im W-band durch Regen erstellt werden.
Das Ziel dieser Machbarkeitsstudie war es, diese Lücke mit einer CubeSat W-Band Messkampagne zu schließen. Zunächst sollte eine Liste von Anforderungen für die Dämpfungsmessungen und Datenübertragungsexperimente erarbeitet werden. Die Frage, wie ein Payload-Entwurf und entsprechende Satelliten-Konzepte in einer erdnahen Umlaufbahn aussehen könnten wurde ebenfalls untersucht.
Aus Klimabeobachtungen in München, wurden für jeden Monat fünf verschiedene Wetterszenarien ausgewählt. Basierend auf diesen Klimavariablen wurde die troposphärische Dämpfung mit den Modellen der Internationale Fernmeldeunion (ITU) simuliert. Mit der stärksten Dämpfung im Juli, 17,5 dB in Zenith-Richtung, wurde die Leistungsübertragungsbilanz für eine Sendeleistung von 3,3 W berechnet. Die Binär-Phasenumtastung (BPSK) sorgt mit einer Informationsrate von 7/8 mindestens für eine 1 Mb/s-Verbindung bei Dämpfungen unter 197,6 dB und 10 Mb/s für Gesamtverluste kleiner 187,6 dB. Das ausgewählte optimale Kegelhorn paßt in ein 33 mm breites Instrument und wird von commercial off-the-shelf (COTS) Subsystemen versorgt. Anwenden der
Space Mission Analysis and Design (SMAD) Methoden führte zu drei Satellitenkonzepten in einem sonnensynchronen Orbit in einer Höhe von 570 km. Ein Magnettorquer übernimmt die Lageregelung des 1U Satellitenkonzepts A, das einen nadir zeigenden Sender umfaßt. Im Konzept B (1U) wird das Instrument mit dem Magnettorquer auf die Bodenstation ausgerichtet. Im Konzepts C (1.5U) wird dies von einer vollintegrierten Lageregelung übernommen.
Während der Studie wurde deutlich, daß das gewählte Power-Subsystem die Missionslebesdauer auf 2,2 Jahre beschränkt. Daher ist der geplante schrittweise Experimentablauf, der sowohl Dämpfungsmessungen als auch Datenübertragungsexperimente beinhaltet, nicht realisierbar. Der Autor schlägt vor, zwei verschiedene Missionen weiter zu untersuchen. Der erste Mission soll auf Dämpfungsmessungen spezialisiert sein und die zweite auf Datenübertragung. Für gleichzeitige Dämpfungsmessungen und Regenmessungen ist ein nadir pointing Konzept ausreichend, um atmosphärische Phänomene, die mit dem Standort verbunden sind, zu quantifizieren. Für die Datenübertragung ist es unvermeidlich, den Sender auf die Bodenstation auszurichten, um die Übertragungszeit zu maximieren.
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Die zunehmende Datenmenge, die durch aktuelle und künftige Erdbeobachtungsmissionen erzeugt wird, erfordert hohe Übertragungsraten, um Datenverlust zu vermeiden. Die hohe Bandbreite die im W-Band (75–110 GHz) zur Verfügung steht erlaubt nicht nur einen hohen Durchsatz von wissenschaftlichen Daten, sondern ermöglicht auch eine breite Palette von kommerziellen Rundfunk-und Internet-Diensten. Abgesehen von den Vorteilen der Bandbreite, reduzierter Interferenz und verringerter Baugröße der Inst...
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