O3b-Satellitenübersicht
Die O3b-Satellitenkonstellation bietet Telekommunikations- und Daten-Backhaul von abgelegenen Standorten aus und bietet Internet-Backhaul mit niedriger Latenz für Schwellen- und Entwicklungsländer über eine Reihe von Satelliten in äquatorialen Umlaufbahnen in 8.000 Kilometern Höhe.
Datengeschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s werden von jedem einzelnen Satelliten der ersten Generation mit einer Gesamtkapazität von mehr als 160 Gbit/s unterstützt, sobald die anfängliche operationelle Konstellation ihren Einsatz abgeschlossen hat. O3b Networks Ltd. ist der Betreiber dieser neuen Satellitenkonstellation, die nach „den anderen 3 Milliarden“ benannt ist – eine Anspielung auf die Weltbevölkerung, die ohne Hilfe keinen Zugang zu Breitbanddatendiensten hat. Das im Jahr 2007 gegründete Unternehmen erhielt während seiner Anfangszeit für die ersten Satellitenstarts finanzielle Unterstützung von Branchenriesen wie Google und SES, bevor es im Mai 2016 als hundertprozentige Tochtergesellschaft von SES übernommen wurde.
Die O3b-Satellitenkonstellation soll in der Anfangsphase aus acht Satelliten bestehen, bevor die Zahl der aktiven Raumfahrzeuge auf 16 verdoppelt wird. Die Satellitenflotte umkreist die Erde in einer kreisförmigen, äquatorialen mittleren Erdumlaufbahn in einer Höhe von 8.063 Kilometern. O3b bietet Telekommunikationsbetreibern glasfaserähnliche Trunking-Kapazitäten und Backhaul direkt zu 3G-Mobilfunk- und WiMAX-Türmen.
Die ersten vier O3B-Satelliten wurden am 25. Juni 2013 mit einer Sojus-ST-B-Rakete vom Raumfahrtzentrum Guayana gestartet und traten in eine Phase der Inbetriebnahme und des Kernsystem-Checks ein, bevor im Rahmen einer mehrwöchigen In-Orbit-Validierungskampagne die Funktionsprüfung ihrer Fähigkeiten begann.
Im September 2013 wurde deutlich, dass die auf dem Satelliten installierten Transponder eine unerwartete Verschlechterung ihrer Funktion bei der Bereitstellung von Zeitsignalen zeigten, die für den Downlink der Daten von den Satelliten erforderlich sind. Aus diesem Grund wurde der Start der zweiten Satellitenreihe von September 2013 auf Juli 2014 verschoben, damit die verdächtigen Komponenten ausgetauscht werden konnten.
Der zweite Satz von vier Satelliten, der am 10. Juli 2014 ebenfalls an Bord einer Sojus ST-B und O3b gestartet wurde, hat nach Abschluss der Checkout-Phase mit der Bereitstellung von Betriebsdiensten begonnen. Ein dritter Satz von Satelliten der ersten Generation hob am 18. Dezember 2014 von Französisch-Guayana ab, um die Kapazität der Konstellation weiter zu erhöhen, die zu diesem Zeitpunkt damit begonnen hatte, Dienste für eine Reihe afrikanischer Länder und abgelegener Inselstaaten sowie für die US-Regierung und Kreuzfahrtschiffe zu erbringen.
Mit 12 Satelliten in der Umlaufbahn schaltete O3b drei aus der ersten Gruppe aufgrund ihrer verschlechterten Signalcharakteristik in den Stand-by-Modus, um als praktikable Reservesatelliten zu dienen, falls ein anderer Satellit unter technischen Schwierigkeiten leidet.
Bis 2016 sollte der Jahresumsatz 100 Millionen US-Dollar übersteigen, und O3b unterzeichnete zusätzliche Regierungsverträge mit den USA, um einen 365-Tage-pro-Jahr-Dienst für einen Nutzer des Verteidigungsministeriums zu liefern, der aus einer Vollduplex-Verbindung mit 155 Mbit/s, einem Gateway-Zugang am Boden und einem mobilen Kommunikationsterminal mit einer Signallaufzeit von unter 200 ms besteht.
Das Weltraumsegment der O3b-Konstellation wird von Thales Alenia Space entwickelt und hergestellt. Dabei kommt die ELiTeBus-Satellitenplattform zum Einsatz, die über umfangreiche Flugerfahrungen mit Anwendungen im erdnahen Orbit wie den GlobalStar-Kommunikationssatelliten verfügt.
Jeder O3b-Satellit wiegt beim Start 700 Kilogramm, wobei die Trockenmasse des ELiTeBus etwa 450 Kilogramm beträgt. Der Satellitenbus ist trapezförmig und besteht aus starren Aluminiumwabenplatten. Der Satellitenbus stellt der Nutzlast alle notwendigen Ressourcen zur Verfügung, wie z.B. Richtungsstabilität, Antriebsfähigkeit, eine stabile Stromversorgung und Datenverbindungen. Die Plattform kann Nutzlasten von mehr als 300 Kilogramm aufnehmen, die auf einer 3,0 mal 1,6 Meter großen Erdplatte untergebracht sind.
Das Raumfahrzeug verfügt über zwei ausfahrbare Drei-Segment-Solarzellen-Arrays zur Stromerzeugung über Gallium-Arsenid-Solarzellen, Avionik zur Stromverteilung und Li-Ionen-Batterien zur Stromspeicherung. Die Solarzellenfelder können automatisch der Sonne nachgeführt werden, um die Sonneneinstrahlung zu erhöhen. Die Leistung zu Beginn der Lebensdauer beträgt 2.400 Watt und die Leistung am Ende der Lebensdauer (EOL, End of Life) etwa 1.700 Watt bei einer nominalen Nutzlastversorgung von etwa 1.000 Watt. Der Satellit wird mit einem 28-Volt-Hauptstrombus betrieben.
Die Satellitenplattform ist dreiachsig stabilisiert und kann mit Hilfe von Positionsdaten, die von Erdsensoren, feinen Sonnensensoren und einer Inertialmesseinheit geliefert werden, präzise ausgerichtet werden. Eine GPS-Einheit liefert Informationen über die Position in der Umlaufbahn, die die Berechnung der Überfluggeometrie über die verschiedenen Bodenterminals ermöglichen.
Die Stabilisierung und Lageregelung erfolgt durch eine Kombination von Reaktionsrädern und Drehmomentstangen zur Steuerung des Impulses. Insgesamt hat der Satellit eine Richtungsgenauigkeit von 0,007 Grad. Der Antrieb für Lagemanöver und Bahnanpassung/Wartung erfolgt über ein Hydrazin-Monopropellant-System mit 141 kg Treibstoff, das acht 1-Newton-Triebwerke speist, die für Lageregelung, Impulsabwurf und Bahnanpassung/Wartung eingesetzt werden können.
Der ELiTe-Bus ist mit einem Bordcomputer ausgestattet, dessen Herzstück ein LEON3-Mikroprozessor ist, der in der Raumfahrt weit verbreitet ist. Das OBC-System ermöglicht die Steuerung und Kontrolle aller Untersysteme der Satellitenplattform und steuert den Betrieb der Nutzlast. An Bord des Satelliten wird ein 1553B-Datenbus verwendet, der alle Systeme mit dem Computer verbindet und auch eine Schnittstelle zum Kommunikationssystem der Plattform bildet, das im S-Band arbeitet.
Jeder der Satelliten ist mit redundanten Systemen ausgestattet, um zu verhindern, dass einzelne Ausfälle den Verlust eines Raumfahrzeugs verursachen. Die O3b-Satelliten sind für eine Lebensdauer von zehn Jahren ausgelegt.
Die Nutzlast des Satelliten besteht aus einem leistungsfähigen Ka-Band-Kommunikationssystem. Zwölf vollständig lenkbare Ka-Band-Antennenbaugruppen sind auf dem der Erde zugewandten Deck des Satelliten montiert und arbeiten auf der Frequenz 4,3 GHz. Zwei 216-MHz-Beams sind für Gateway-Verbindungen und 10 Beams für entfernte Terminals vorgesehen. Jede Antenne bietet einen Datendurchsatz von 1,25 GBit/s – 600 MBit/s für Up- und Downlink, was eine Gesamtkapazität von 12,5 GBit/s pro Satellit ergibt.
Ende 2015 bestellte O3b weitere acht Satelliten bei Thales Alenia Space. O3b FM13 bis FM20 sind ihren Vorgängern weitgehend ähnlich, weisen aber einige Leistungsverbesserungen auf, wobei die Gesamtkompatibilität gewahrt bleibt, um sich nahtlos in die bestehende Ka-Band-Konstellation zu integrieren.
Jede der Antennen kann innerhalb von Minuten an jeden beliebigen Punkt innerhalb der Reichweite des Satelliten bewegt werden, um eine flexible Planung von Kommunikationssitzungen zu ermöglichen, damit die Kommunikationsabdeckung dort bereitgestellt werden kann, wo sie benötigt wird, wenn sie benötigt wird.
Die Ka-Payload nutzt die Repeater-Technologie, um eine unkomplizierte Zuweisung von Bandbreite in der Satellitenausleuchtzone zu ermöglichen, die einen Durchmesser von etwa 700 Kilometern pro Strahl hat. Die flexible Konfiguration des Systems ermöglicht die Datenübertragung zwischen den Antennen, so dass einfache Trunking-Lösungen zwischen zwei oder mehr Punkten angeboten werden können.
Da sich die Konstellation im MEO-Umlauf befindet, ist die Latenzzeit für die Datenübertragung deutlich geringer als bei geostationären Kommunikationssatelliten, die eine Latenzzeit von ~500 Millisekunden aufweisen. O3b beabsichtigt, Sprachkommunikation mit einer Einweg-Latenzzeit von 179 Millisekunden und eine Ende-zu-Ende-Latenz für Datendienste von 238 ms anzubieten. Für maritime Dienste wird eine Verbindungsgeschwindigkeit von mehr als 500 Mbit/s bereitgestellt. Die optimale Abdeckung liegt zwischen 45 Grad nördlicher und südlicher Breite, wobei die Dienste auf einen Breitengrad von bis zu 62 Grad ausgedehnt werden können.
Im Jahr 2017 kündigte SES Pläne für ein Nachfolgesystem mit der Bezeichnung O3b mPower an, das die Konstellation ab 2021 um eine Reihe von Hochleistungssatelliten erweitern soll. mPower wird die Konstellation auf eine globale Abdeckung erweitern, den Hersteller auf Boeing umstellen und modernste Technologie nutzen, damit die Basiskonstellation mit sieben Satelliten fast 30.000 Kommunikations-Spot-Beams liefern kann. Weitere Einzelheiten finden Sie hier: SES bestellt Super-Powered-Satelliten bei Boeing zum Ausbau der O3b-Breitbanddienste