Sowohl die Luftfahrt als auch die Raumfahrt hängen aus unterschiedlichen Gründen entscheidend von ihrer Kommunikationsfähigkeit ab. In der Luftfahrt stehen die Sicherheit und Effizienz des Luftverkehrs im Vordergrund. Bei unbemannten Flugzeugen führt der Verlust des Datenlinks in aller Regel zum unverzüglichen Abbruch der Mission. Entsprechend werden neue robuste Systeme benötigt, die durchgängig mehrfach redundant konzipiert sind. Unbemannte Plattformen sind zugleich potentielle Träger für die Versorgung von schlecht erschlossenen Gebieten und der Schaffung von Ersatz- und Zusatzkapazitäten in Katastrophengebieten und bei Großveranstaltungen.
Im erdnahen Raum muss sich die Satellitenkommunikation der Herausforderung stark gewachsener Datenraten bis hin zu Tbits/s stellen. Für die Schaffung von raumgestützten Transportnetzen scheinen optische Übertragungsverfahren vielversprechend zu sein. Jedoch wird der klassische Radiofrequenzbereich auf Dauer seine Bedeutung auf Grund der Wolken behalten. Bei dieser Übertragungsform werden sich Digitalisierung und ein gewisser Prozessierungsgrad durchsetzen. In der Exploration gilt es schließlich, Daten aus enormen Distanzen zu empfangen. Auch hier steht die optische Kommunikation aufgrund der kürzeren Wellenlänge und damit kleineren Sendeapertur im Zentrum des Interesses. Übertragungseffizienzen von mehreren Bits pro Photon müssen angestrebt werden. Dies erfordert robuste Synchronisations- und Fehlerschutzverfahren.
Ein eminent wichtiger Bereich ist die Satellitennavigation. Die technische Entwicklung in den letzten Jahren verläuft atemberaubend und besonders die Nutzung der Navigationsdaten, u.a. mit einem Smartphone, ist heute in vielen Anwendungsbereichen nicht mehr wegzudenken. Europa hat sich mit dem Satellitensystem Galileo auf eigene Beine gestellt und muss sich gegenüber ausländischer Konkurrenz mit exzellenter Forschung bei der Weiterentwicklung der Systeme behaupten. Weltweit werden 2020 vier globale und zwei regionale Navigationssysteme mit mehr als 120 Satelliten für den Nutzer verfügbar sein. Darüber hinaus wird es mehr als acht sog. „Satellite-based Augmentation Systems (SBAS)“ geben. Das sind Ergänzungssysteme mit geostationären Satelliten und Bodenstationen, die die Integrität der Satellitennavigation für die Sicherheit der Luftfahrt sicherstellen.
In den nächsten Jahren wird die Sicherheit in der Satellitennavigation die große Herausforderung sein. Interferenzen, Jamming und Spoofing der Satellitensignale sind zu erkennen, zu lokalisieren und schließlich meistmöglich zu eliminieren. Auf europäischer Ebene wird die 2. Generation von Galileo zu definieren sein.
Hinzu kommen bei Kommunikation und Navigation neue Satellitensysteme: Iridium NEXT (75 Sat.) für die Navigation weltweit, insbesondere für die Polregionen, OneWeb (648 Sat.) und SpaceX Starlink (> 4000 Sat.), letztere zunächst für schnelles Internet weltweit vorgesehen. Jedoch haben die Systeme wahrscheinlich auch ein Potential für Navigation. In der terrestrischen Kommunikation hat man begonnen, das 5G System mit vielen neuen Diensten zu implementieren. Es wird also interessant sein, wie im Kontext so vieler Möglichkeiten methodisch der Massenmarkt sich bildet.