Wien - Nach 15-jähriger Planungsphase war es vergangenes Jahr so weit: Zwei Satelliten der Europäischen Weltraumagentur ESA, Artemis und Spot 4, kommunizierten über Laserimpulse miteinander - weltweit die erste nicht militärische optische Datenübertragung im All. Die optische Nachrichtenübermittlung zwischen Satelliten eröffnet für die weltumspannende Breitbandkommunikation, die heute von Glasfaserleitungen entlang der Erdoberfläche dominiert wird, neue Perspektiven: Von einer Bodenstation aus werden Mikrowellen an einen Satelliten gesandt - hier sind Lichtwellen ungeeignet, da sie durch die Atmosphäre zu stark gedämpft würden. Der Trabant schickt die Daten in Form von Lichtimpulsen an einen anderen Satelliten, von dort gelangen sie - wieder über Mikrowellen - zurück auf die Erde. "Der Vorteil der optischen Weltraumkommunikation sind die geringe Masse und der kleine Energieverbrauch der Endgeräte", erläutert Walter Leeb vom Institut für Nachrichten- und Hochfrequenztechnik der TU Wien. Und natürlich die extrem hohen Übertragungsraten, jedoch: "Je höher die Raten, desto schwieriger wird die Realisierung." Zum einen brauche man hochempfindliche Empfänger, denn über die langen Distanzen geht der größte Teil der abgestrahlten Lichtintensität verloren. Die Wiener Forscher arbeiten deshalb mit so genannten Faserverstärkern, Glasfasern, die ein schwaches optisches Signal auf ein Vielfaches verstärken, bevor es in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Auch im Sender wurde ein ähnlicher Leistungsverstärker eingebaut. Zum anderen ist eine ausgeklügelte Datenübertragungsmethode notwendig, um die notwendige Empfangsempfindlichkeit zu erzielen. Bei Radio- und Mikrowellen benutzt man oft Frequenzmodulation. Dabei wird die Frequenz der Trägerwelle im Takt der Nachricht verändert. In einer von der ESA in Auftrag gegebenen Studie konnte Leebs Team zeigen, dass bei optischen Wellen die Intensitätsmodulation besser geeignet ist. Dabei werden die binären Daten (also Einsen und Nullen) übermittelt, indem eine Lichtquelle ein- oder ausgeschaltet wird: Ein Lichtimpuls bedeutet Eins, kein Impuls bedeutet Null. Die Übertragungsraten erreichen bereits zehn Gigabit (das entspricht einer Datenmenge von 100.000 DIN-A4-Seiten Text) pro Sekunde. Ein Lichtimpuls dauert dabei nur den zehnmilliardsten Teil einer Sekunde. Die Wiener Nachrichtentechniker gehen aber einen Schritt weiter: In einem vom Wissenschaftsfonds geförderten Projekt haben sie eine neue Codierungsform erprobt, die so genannte Impulscodierung, bei der die einzelnen Lichtblitze noch kürzer sind. Dazwischen gibt es "Totzeiten", der Signalpegel geht nach jedem Impuls auf null zurück ("Return-to-Zero"), auch wenn zwei "Einsen" hintereinander geschickt werden. Weniger Fehler im Blitz Bei der bisher gebräuchlichen Methode ("No-Return-to-Zero") geht die Lichtintensität erst bei der nächsten Null zurück. Vorteil der neuen Technik: "Man kommt mit einer geringeren Lichtleistung aus, und die Fehlerhäufigkeit nimmt ab", erklärt Walter Leeb. Denn die Elektronik im Empfänger sei teilweise noch so träge, dass sie zwei aufeinander folgende Impulse "verschmiert", wenn man keine Pausen dazwischen lässt. Die Wiener Forschergruppe hat ihre Entwicklung zuerst mit Computern simuliert und dann im Labor getestet. Die Ergebnisse sind viel versprechend: Nicht einmal eines von einer Milliarde Bit kommt falsch an. (DER STANDARD, Print-Ausgabe, 23. 4. 2002)