Tägliche Überwachung von Wetter und Klimawandel, Kontrolle von Missernten, Beobachtung der Wüsten-Ausbreitung und der Entwaldung – Proba-V liefert aus 820 Kilometern Höhe einzigartige Bilddaten, die rund 10.000 registrierte Nutzer weltweit abrufen. Das V steht dabei für Vegetation und verweist auf die umweltfreundliche Mission des Minisatelliten, den die Europäische Weltraumagentur ESA 2013 in den Orbit schoss. Die Kartografie ist jedoch nicht seine einzige Aufgabe.
An Bord des kühlschrankgroßen künstlichen Erdtrabanten befinden sich auch vielversprechende Technologien auf ihrer Testreise im All. Darunter weckte das Satelliten-Kommunikationssystem mit einem Galliumnitrid (GaN)-Verstärker deutscher Herkunft größte Hoffnungen auf eine optimale Bildübertragung an die belgische Bodenstation im X-Frequenzband (8 Gigahertz). „Durch Galliumnitrid als Halbleitermaterial erwarten wir eine 5- bis 10-fache Verbesserung bei den Signalstärken und der Datenübertragung“, sagte Andrew Barnes, Leiter des ESAProjekts, im Vorfeld. Mit ihm fibeberte auch ein Konsortium europäischer Firmen und Forschungsinstitute, das dem Halbleiter GaN den Weg in den Weltraum ebnen will. Argumente dafür gibt es einige: Im Gegensatz zu Silizium- oder Galliumarsenid- basierten Halbleitern arbeitet GaN selbst bei den nötigen, erheblich höheren Spannungen und Temperaturen zuverlässig und in großer Frequenzbandbreite bis 100 Gigahertz. Zudem ermöglicht das Material die Erzeugung kleinerer und leichterer Schaltkreise, ist strahlungsresistent und eine aktive Kühlung ist nicht erforderlich.
Solche Vorzüge brachte der vom Fraunhofer- Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF in Freiburg entwickelte MMIC-Verstärker (Monolithic Microwave Integrated Circuit) erstmals im All zur Geltung. Dazu benötigte der wenige Quadratmillimeter große Chip ein innovatives Gehäusekonzept, das die Partner SCHOTT Electronic Packaging und Tesat-Spacecom gemeinsam realisierten. Es galt, ein Hightech-Gehäuse zum Schutz des Chips zu entwickeln, das eine besonders leistungsstarke Übertragung der Hochfrequenzwellen ermöglicht. Gleichzeitig muss das Gehäuse die im Inneren entstehende Wärme mit höchstmöglicher Effizienz nach außen leiten, um die Leistung des Chips nicht zu beeinträchtigen.
Das hierfür entwickelte Mehrlagengehäuse mit HTCC-Technologie (High Temperature Cofired Ceramics) ermöglicht die Durchführung für Hochfrequenzwellen mit geringer Dämpfung und minimiert zugleich Reflexionsverluste an der Gehäusewand. Eine Wärmesenke leitet die im Inneren entstehende Wärme effizient ab. Dafür fanden die Entwickler eine optimale Materialkomposition und Geometrie, sodass der GaN MMIC des IAF im X-Band erfolgreich eingesetzt werden konnte.
