PT-Magazin 06 2019

PT-MAGAZIN 6/2019 Norddeutschland © Andreas Caspari / Universität Bremen TZI 62 Professor Armin Dekorsy von der Universität Bremen leitet das Projekt 5GSatOpt. Die Raumfahrtbranche verändert sich: Immer mehr private Akteure drängen auf den staatlich geprägten Markt und bringen neue Geschäftsmodelle mit. Eine Folge ist die verstärkte Nutzung von Kleinsatelliten, die im Vergleich zu bisherigen großen und teuren Satelliten kostengünstig und flexibel einsetzbar sind. Dieser oft unter dem Schlagwort „New Space“ zusammengefasste Trend bietet nach Meinung eines Konsortiums unter Leitung von Professor Armin Dekorsy (Universität Bremen) zukünftig die Chance, Deutschland flächendeckend mit Mobilfunk der neuesten Generation („5G“) zu versorgen. Gemeinsam entwickeln die Beteiligten zunächst eine Softwareplattform zur Evaluierung und Optimierung neuester 5G-Kommunikationstechnologien für Satellitennetze und deren Missionsplanung. Chance für ländliche Räume Satellitenschwarm für flächendeckenden 5G-Mobilfunk Dem Projekt 5GSatOpt („Design, Evaluation and Optimization of 5G Satellite Constellations for the Internet of Everything and Everywhere”) haben sich neben der Universität Bremen auch die Unternehmen DSI Aerospace Technologie GmbH, OHB System AG und ZARM Technik AG angeschlossen. Die 5. Mobilfunkgeneration soll im Idealfall eine Bandbreite von 10 bis 20 Gigabit pro Sekunde erreichen und verschiedene weitere Vorteile gegenüber der 4. Generation (LTE) aufweisen. Neben Privatanwendern und der Industrie ist dies beispielsweise für autonom betriebene Maschinen in der Landwirtschaft und für die präzise Koordination von Rettungsdiensten interessant, aber auch Logistik- Unternehmen und die Schifffahrt benötigen das „Internet of Everything and Everywhere“ (IoEE). Nicht zuletzt kann auch das autonome Fahren nur dort zum Einsatz kommen, wo die Netzinfrastruktur auf 5G ausgelegt ist. Das Problem: In Deutschland sollen bis Ende 2022 zwar mindestens 98 Prozent der Haushalte auf 5G zugreifen können, aber nur 80 Prozent der Fläche werden versorgt sein. Viele ländliche Regionen bleiben also weiterhin abgehängt. Ein Netzwerk aus Kleinsatelliten kann eine vollständige Abdeckung gewährleisten und die Datenübertragung insgesamt effizienter gestalten. Dies ist möglich, indem eine Vielzahl von Satelliten – eine sogenannte Megakonstellation – in eine erdnahe Umlaufbahn entsandt und miteinander vernetzt wird. „So kann neben der Kommunikationsebene am Boden eine zweite Ebene in rund 1.000 Kilometern Höhe aufgebaut werden“, erklärt Professor Dekorsy. Im ersten Schritt, der am 1. Mai 2019 begann und auf ein Jahr angelegt ist, entwickeln die Projektpartner eine Software- Plattform zur Simulation und Planung eines 5G-Satellitennetzes. Die Plattform soll Fragen beantworten können wie: Welche maximale Datenrate kann in einer Region wie Norddeutschland garantiert werden? Wie viele Satelliten werden benötigt? Wie weit darf ihr Abstand voneinander maximal sein? Und wie werden sie am effizientesten vernetzt – auch mit den Bodenstationen? Darüber hinaus könnte ein solches Netz aus Kleinsatelliten zusätzlich für andere Zwecke genutzt werden, beispielsweise für die Erdbeobachtung und zur Klimaforschung. Dazu müssen die Kleinsatelliten nur um ein zusätzliches Beobachtungsmodul erweitert werden. ó STOLZE FINALISTEN IN NRW – Wir sagen danke! Condor GoldLine ® für die Abdominalchirurgie Condor ® MedTec GmbH Dr.-Krismann-Straße 15 · 33154 Salzkotten Tel.: +49 5258 9916 - 0 · Fax: - 16 www.condor-medtec.de

„Wasser pflanzen“ Wie man Dürre und Trockenheit entgegenwirken könnte © Lukas Kleine, IGB Der Wasserhaushalt einer Landschaft pendelt immer häufiger zwischen den Extremen Dürre und Überflutung. Die Art der Vegetation und Landnutzung spielt für die Wasserspeicherung und -verteilung eine wichtige Rolle. Zusammen mit Kollegen aus Schottland und den USA haben Forschende vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) ein mathematisches Modell erarbeitet, das die komplexen Zusammenhänge zwischen Vegetation, Boden und Wasserhaushalt darstellen kann. Sie zeigen damit beispielsweise, dass in Buchenwäldern Wasser vermehrt zwischen dem Boden und der Vegetation zirkuliert und die Verdunstungsrate hoch ist, während Grasbedeckung die Grundwasserneubildung fördert. Mit dem entwickelten mathematischen Modell EcH2o-iso können die Forschenden quantifizieren, wo, wie und wie lange Wasser in der Landschaft gespeichert und wieder abgegeben wird. Das Modell hilft außerdem, die Auswirkungen von Landnutzungsänderungen auf den Wasserhaushalt bei Klimaveränderungen besser zu prognostizieren. Insbesondere in dürreanfälligen Gebieten kann dieses Wissen helfen, Strategien zu entwickeln, welche die Widerstandsfähigkeit der Landschaft gegen den Klimawandel erhöhen und Wasserressourcen schützen. „Bisher wurde die Art der Vegetation vor allem unter dem Aspekt betrachtet, Bodenerosion zu verhindern. Angesichts zunehmender Extremereignisse wie Dürren und Überflutungen geht es aber vermehrt darum, mit welchen Pflanzen der Rückhalt oder Verlust von Wasser in der Landschaft gesteuert werden kann“, sagt Studienleiterin Dörthe Tetzlaff, IGB-Forscherin und Professorin für Ökohydrologie an der Humboldt-Universität zu Berlin. Bisherige Prognosemodelle erfassen die Vegetation häufig als statisches Element. So konnten die komplexen Wechselwirkungen zwischen Evapotranspiration – die Verdunstung von Wasser durch Pflanzen sowie von Boden- und Wasseroberflächen – und den physiologischen Prozessen der Pflanzen nur unzureichend erfasst werden. In dieser Studie hingegen wurden auch Langzeitdaten von direkten Vegetationsmaßen wie Biomasseproduktion und Transpiration genutzt. So verbessert sich die Verlässlichkeit der Modelle und ihre Übertragbarkeit. Im Freiland wurden die Modelle mit sogenannten Die Art der Vegetation und Landnutzung spielt für die Wasserspeicherung und -verteilung eine wichtige Rolle. konservativen Tracern überprüft. Das sind Markierungsstoffe, mit deren Hilfe Alter und Herkunft des Wassers bestimmt werden können. In einer Region um den Stechlinsee in Norddeutschland überprüften die Forschenden das Modell mithilfe von Feldstudien. Sie verglichen dabei Landflächen mit Laubwald und mit Grasbedeckung. Die Ergebnisse der Feldstudien zeigen unter anderem, dass Grünlandnutzung die Neubildung von Grundwasser fördert. Im Buchenwald wird hingegen mehr Wasser durch Evapotranspiration an die Atmosphäre abgegeben. Die Auswirkungen sind jedoch standortspezifisch und abhängig von den jeweiligen hydrologischen, biologischen, klimatischen und geographischen Bedingungen. Mithilfe des Modells EcH2o-iso können diese Unterschiede zukünftig berücksichtigt und sowohl ortsspezifische als auch großskalige Prognosemodelle erstellt werden. ó 63 PT-MAGAZIN 6/2019 Norddeutschland Preisträger Großer Preis des Mittelstandes Tel. 0 63 32 / 91 39 00 Saarlandstraße 31, 66482 Zweibrücken