Lasercommunicatie in de ruimte is oplossing voor snelle en veilige communicatie
De satelliet, die gebouwd wordt in opdracht van de Noorse ruimtevaartorganisatie NOSA, heeft als belangrijkste doel de monitoring van het scheepvaartverkeer. Tussen Nederland en Noorwegen is afgesproken dat SmallCat mee kan vliegen om de technologie te testen. Beide landen zijn nieuwsgierig naar de mogelijkheden van lasercommunicatie, omdat radiofrequenties schaarser worden en daarop ook minder bandbreedte beschikbaar is. Met behulp van laser kun je meer data tegelijk versturen. Daarnaast is het moeilijker af te luisteren en dus veiliger. Ook de Nederlandse krijgsmacht toont interesse in deze toepassing.
Hyperion technologies, sinds 2020 onderdeel van het Zweedse AAC Clyde Space, ontwierp alle elektronica en een groot deel van de software voor SmallCAT. Bert Monna van Hyperion: ‘SmallCAT is een ongelooflijk complex systeem, dat gebruikmaakt van de allernieuwste elektronica en software. Op basis van ons ontwerp en de tests die we hebben gedaan verwachten we gegevens van de satelliet naar de aarde te sturen met een snelheid van 1 gigabit per seconde.’
Onvoorstelbaar nauwkeurig
TNO deed de system engineering van SmallCAT en maakte het optomechanisch ontwerp. Daarnaast nam het ook de uitgebreide tests en kwalificatie van het instrument voor zijn rekening. Nu dat achter de rug is, werken TNO en Hyperion, samen met modemmaker Celestia, aan een grondstation dat de gegevens van SmallCAT moet gaan ontvangen.
‘Het wordt een grote uitdaging om laserstralen uit de ruimte op te vangen’, vertelt Erik Fritz van TNO. ‘Hoe smaller de laserbundel, hoe preciezer je hem moet richten op het grondstation. We doen dit door vanaf de aarde een signaal naar SmallCAT sturen, een soort baken. Als de satelliet dat signaal blijft volgen, is hij automatisch goed uitgelijnd om z’n gegevens succesvol naar de aarde te versturen.’
De nauwkeurigheid waarmee dit uitlijnen gebeurt is bijna onvoorstelbaar. ‘We hebben het over 100 microrad. Dat is een piepkleine hoek, die bijvoorbeeld ook ontstaat als je een liniaal op een plat vlak legt, met aan een van de uiteinden een mensenhaar eronder. En dan hebben we alle mogelijke verstoringen al meegenomen, zoals thermische storing, sensorruis, onzekerheid in de regelsystemen en uitlijnfoutjes in de mechanica.’
ARTES-programma
De ontwikkeling van SmallCAT werd mede gefinancierd met NSO-middelen vanuit het ESA ARTES-programma en door het ministerie van defensie vanuit hun innovatiebudget. Die financiële steun is van cruciaal belang, zegt Monna: ‘De komende jaren zal de interesse voor lasercommunicatie alleen maar toenemen. In eerste instantie tussen kleine satellieten en de aarde, later mogelijk ook tussen schepen of tussen vliegtuigen en de grond. Als wij nu al kunnen aantonen dat we end-to-end oplossingen kunnen leveren, zijn we een van de voorlopers op dit terrein. Dat biedt grote kansen voor de Nederlandse industrie in de toekomst.’