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The International Cooperation for Animal Research Using Space (ICARUS) is a cooperative project between the Russian space agency Roscosmos and the German Aerospace Center (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) under the leadership of Martin Wikelski from the Max Planck Institute of Animal Behavior in Konstanz. With the space-based observation system, scientists want to find out more about the life of animals on Earth: on which routes they migrate, under what conditions they live and, above all, how they can best be protected. Once it has been switched on, ICARUS engineers and scientists will check the system components on the ground, on board the International Space Station ISS, as well as the transmitters that collect the animals’ data. ICARUS is expected to be available to the scientific community in autumn or winter 2019 upon completion of all the tests.
Miniature transmitters on animals send data to space
The researchers are equipping different animal species with miniature transmitters that send their measurement data to a receiving station in space. The data is then transmitted to a ground station, from where it is sent to the respective research teams. The results are stored in the freely accessible Movebank database, as well as in a counterpart developed by RSC Energia and the Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences (IG-RAS). The ICARUS equipment supports the Russian space research project Uragan (hurricane), developed to adapt Earth observation hardware and methods and to observe potentially dangerous phenomena. Uragan instruments are used to observe Earth’s surface and understand the reasons for changes in animal migration patterns.
On 10 July 2019, the Russian ground control centre will activate the ICARUS antenna and the on-board computer. The on-board computer is already on the ISS and the antenna was mounted on the exterior of the Zvezda module by Russian cosmonauts. A SpaceTech test ground station in Immenstaad on Lake Constance will also commence operations.
Data transmission test to last several months
Over a period of three to four months, the ICARUS scientists will first test the transmission of the data from the transmitters via the ISS to the ground station. By measuring the background noise in the ICARUS frequency range, the researchers want to find out where the transmission of other signals could be disturbed. The engineers will then switch on the ICARUS transmitter on the ISS, which will later be used to program the animal transmitters. The test ground station will then record the transmission times and signal strength. Next, SpaceTech’s engineers and their Russian colleagues from RSC Energia will determine the regions of the Earth that will be covered by the ISS as the antenna passes over. The transmitters can only transmit their data into space if they are within the signal cone of the antenna.
To observe the movement of thousands of animals across the globe, large amounts of data must be sent smoothly and safely from the transmitters into space and back again. During the test phase, a simulator will generate artificial transmitter signals which will be sent to the ICARUS module on board during each ISS flyby. With the simulator, researchers can test the transmission of data from individual transmitters – or from hundreds. After all, real transmitters are to send their data from test areas in Germany and Russia into space. The security of data transmission will also be tested.
Scientists around the world will be able to work with ICARUS
Once the tests have been completed and the results evaluated, ICARUS will begin routine operations. By the end of 2019, scientists across the globe should be able to work with ICARUS. The associated research projects on the Russian side will be managed by the Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences (IG-RAS).
Source: Notification German Aerospace Center (DLR), 08.07.2019[:de]
Das deutsch-russische Beobachtungssystem für Tierbewegungen, ICARUS, soll am 10. Juli 2019 in Betrieb gehen. ICARUS ist ein Kooperationsprojekt der russischen Raumfahrtbehörde Roskosmos und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Die Projektleitung hat Prof. Dr. Martin Wikelski vom Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie in Konstanz. Mit dem weltraumgestützten Beobachtungssystem wollen Wissenschaftler mehr über das Leben der Tiere auf der Erde herausfinden: auf welchen Routen sie wandern, unter welchen Bedingungen sie leben und vor allem wie sie am besten geschützt werden können. Auf das Einschalten folgt eine Testphase, in der die ICARUS-Ingenieure und -Wissenschaftler die Systemkomponenten am Boden, an Bord der Internationalen Raumstation ISS, sowie die Sender überprüfen, die die Daten der Tiere erfassen. Nach Abschluss aller Tests wird ICARUS der Wissenschaftsgemeinschaft voraussichtlich im Herbst oder Winter 2019 zur Verfügung stehen.
Miniatursender an Tieren senden Daten ins All
Die Forscher rüsten dabei unterschiedliche Tierarten mit Miniatursendern aus, die ihre Messdaten an eine Empfangsstation im All schicken. Diese übermittelt sie an eine Bodenstation, von dort gelangen sie zu den jeweiligen Forscherteams. Die Resultate werden in der für jedermann frei zugänglichen Datenbank Movebank sowie in einem von RKK Energia und dem Institut für Geographie der Russischen Akademie der Wissenschaften (IG-RAS) entwickeltem Pendant veröffentlicht. Die ICARUS-Ausrüstung unterstützt das russische Weltraumforschungsprojekt Uragan (Hurrikan), welches zur Anpassung von Erdbeobachtungshardware und -methoden und der Beobachtung potenziell gefährlicher Phänomene entwickelt wurde. Mit Hilfe der Uragan-Instrumente wird die Erdoberfläche gleichzeitig observiert, um die Wanderungen der Tiere und Gründe für deren Änderungen zu verstehen.
Am 10. Juli 2019 soll das russische Bodenkontrollzentrum die ICARUS-Antenne und den Bordcomputer auf der ISS aktivieren. Der Bordcomputer befindet sich bereits auf der Raumstation, die Antenne hatten russische Kosmonauten an der Außenseite des “Swesda”-Moduls angebracht. Parallel dazu nimmt eine Test-Bodenstation der Firma SpaceTech in Immenstaad am Bodensee ihren Betrieb auf. Die ICARUS-Antenne und der Onboard-Computer wurden von der SpaceTech GmbH (Immenstaad) mit der Unterstützung des russischen Industriepartners RKK Energia (Korolev) designt und gebaut.
Test der Datenübertragung über mehrere Monate
Über einen Zeitraum von drei bis vier Monaten testen die ICARUS-Wissenschaftler zunächst die Datenübertragung von den Sendern über die ISS zur Bodenstation. Durch die Messung des Hintergrundrauschens im Frequenzbereich von ICARUS wollen die Forscher herausfinden, wo die Übertragungen von anderen Signalen gestört werden könnten. Anschließend werden die Ingenieure den ICARUS-Sender auf der ISS einschalten, mit dem später die Tiersender programmiert werden können. Die Test-Bodenstation soll dann die Übertragungszeiten und Signalstärke aufzeichnen. Als Nächstes bestimmen die Ingenieure von SpaceTech zusammen mit ihren russischen Kollegen von RKK Energia die Regionen der Erde, die im Überflug der Antenne von der ISS abgedeckt werden.
Die Sender können ihre Daten nur ins All übertragen, wenn sie sich innerhalb des Signalkegels der Antenne befinden. Für die weltweite Beobachtung tausender Tiere müssen große Datenmengen reibungslos und sicher von den Sendern ins All und wieder zurück geschickt werden. In der Testphase wird ein Simulator künstliche Sendersignale erzeugen, die während des Vorbeiflugs der ISS an das ICARUS-Modul an Bord übertragen werden. Mit dem Simulator können die Forscher die Übertragung von Daten einzelner bis hin zu Hunderten von Sendern prüfen. Schließlich sollen reale Sender ihre Daten aus Testgebieten in Deutschland und Russland ins All schicken. Dabei wird auch die Sicherheit der Datenübertragung getestet.
Wissenschaftler auf der ganzen Welt werden mit ICARUS arbeiten können
Nach Abschluss der Tests und Auswertung der Ergebnisse wird ICARUS für den Routinebetrieb freigegeben. Ende 2019 sollen dann Wissenschaftler weltweit mit ICARUS arbeiten können. Die damit verbundenen Forschungsprojekte werden auf russischer Seite vom Institut für Geographie der Russischen Akademie der Wissenschaften (IG-RAS) geleitet.
Quelle: Aktuelles Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 08.07.2019[:]