Japanische Forscher haben kürzlich eine innovative Technologie demonstriert, bei der Tausende von Pikosatelliten zusammenarbeiten, um eine verteilte Phased-Array-Antenne zu bilden und so eine direkte Kommunikation zwischen Smartphones und Satelliten zu ermöglichen. Diese Errungenschaft bietet einen neuen Weg zu einer globalen, kostengünstigeren und zuverlässigeren Netzabdeckung.

Die direkte Satellitenkommunikation mit Endgeräten (D2D) zielt darauf ab, Smartphones weltweit abzudecken, einschließlich entlegener Gebiete wie Ozeane und Wüsten, die für herkömmliche terrestrische Netze schwer zugänglich sind. Phased-Array-Antennen sind eine etablierte Lösung für die Verbindung zwischen Orbital-Satelliten und Mobiltelefonen, aber ihre Platzierung im Weltraum steht vor Herausforderungen wie hohen Kosten, Ausfallanfälligkeit und Schwierigkeiten bei der Synchronisation.

Um diese Probleme zu lösen, hat ein Team unter der Leitung von Associate Professor Atsushi Shirane vom Labor für interdisziplinäre Forschung in Zukunftswissenschaft und -technologie am Tokyo Institute of Science ein clusterbasiertes Phased-Array-Konzept vorgeschlagen. Dieses System nutzt Zehntausende von Pikosatelliten, die im Formationsflug fliegen und gemeinsam als eine große Antenne fungieren, anstatt sich auf einen einzelnen großen Satelliten zu verlassen. Kernstück ist eine drahtlose Architektur namens „Spatial Wireless Combination and Distribution Technology“, die durch die Ausstrahlung von Referenzsignalen über einen Gateway-Satelliten synchronisiert wird, ohne lokale Oszillatoren zu benötigen, was den Energieverbrauch senkt.

Die Forscher stellten einen kompakten Transceiver-Chip mit Standard-Silizium-CMOS-Technologie her, der auf jedem Pikosatelliten installiert ist, und führten einen Machbarkeitsnachweis durch. In Tests demonstrierte das System erfolgreich eine präzise Strahlführung und eine hochwertige Datenübertragung basierend auf Signalen des modernen Smartphone-LTE-Standards. Diese Methode spart nicht nur Kosten, sondern erhöht auch die Zuverlässigkeit, da die Antennenelemente auf mehrere Satelliten verteilt sind und nicht von einer einzelnen Einheit abhängen.