Robert Klatt
Ein vom Pony-Express des Wilden Westens inspiriertes Satellitennetzwerk könnte die Datenübertragung zwischen dem Mars und der Erde verbessern und die Kosten reduzieren.
Urbana-Champaign (U.S.A.). In den U.S.A. wurden Nachrichten in der Mitte des 18. Jahrhunderts mit dem sogenannten Pony-Express befördert. Es handelte sich dabei um ein Staffellaufsystem, mit dem ein Dokument bis zum Eintreffen am Zielort von Pony zu Pony transportiert wurde. Als die Telegrafen aufkommen, wurde der Pony-Express eingestellt und geriet in Vergessenheit.
Forscher der University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC) haben den Pony-Express nun als Vorbild für ein Satellitennetzwerk verwendet, das Daten zwischen der Erde und dem Mars übertragen soll. Laut Assistenzprofessorin Robyn Woollands soll das System aus Kleinsatelliten dabei helfen, den aktuellen Datenstau im Deep Space Network (DSN) zu beseitigen.
„Der ‚Solar System Pony Express‘ ist ein Missionskonzept, das darauf abzielt, die Datenübertragungskapazitäten des Deep Space Network mithilfe der Idee von Datentransportern zu erweitern.“
Laut der Publikation im Fachmagazin Acta Astronautica würden bei dem Datenübertragungssystem kleine Datentransporter, die auch als Data Mules bezeichnet werden, zum Roten Planeten reisen, um dort Daten von Sonden abzuholen. Anschließend würde ein Data-Mule-Netzwerk die Daten in einem Staffelsystem bis zur Erde übertragen. Diese Technik soll laut den Forschern die Bandbreite erhöhen und die Latenz reduzieren. Eine Modellrechnung der Forscher zeigt, dass das Data-Mule-Netzwerk etwa einen Petabit (128 Terabyte) pro Jahr vom Mars zur Erde übertragen könnte.
„Ein Netzwerk interplanetarer Datenmulis könnte mithilfe von Cycler-Orbits aufgebaut werden. Nach dem Start nutzen die Datenmulis ihr eigenes Antriebssystem mit geringer Schubkraft, um in eine Cycler-Umlaufbahn einzuschießen und nachfolgende Vorbeiflüge an Erde und Mars anzuvisieren.“
Wie Woollands erklärt, sind Cycler-Orbits Flugbahnen im Weltraum, die über mehrere Himmelskörper führen. Es können dadurch orbitale Kräfte für Korrekturmanöver der Data-Mules verwendet werden. Diese müssten ihre kleine Treibstoffmenge also nur noch davor nutzen, um eine zyklische Umlaufbahn zu erreichen. Laut Alex Pascarella nutzen die Forscher für Simulationen dieses Antriebsmodells unter anderem die Gravitation der Sonne.
„Wir simulieren Flugbahnen, bei denen ein Antrieb mit geringer Schubkraft zum Einsatz kommt, und verwenden ein sehr realitätsnahes Modell, das die Schwerkraft von Sonne, Erde und Mars berücksichtigt.“
Das Konzept des Data-Mule-Netzwerks bietet laut Woollands mehrere Vorteile.
„Während der Vorbeiflüge am Mars werden Daten von Raumfahrzeugen, die bereits auf dem Mars – in der Umlaufbahn oder auf der Oberfläche – operieren, per Uplink übertragen, während der Vorbeiflüge an der Erde werden die Daten per Downlink zurück zur Erde übertragen.“
Zudem ermöglicht die Nutzung der orbitalen Beschleunigung die Verwendung kleinerer Raumfahrzeuge, mit denen die sekundäre Nutzlast deutlich günstiger transportiert werden kann.
Acta Astronautica, doi: 10.1016/j.actaastro.2022.11.046
