Polski układ przetwarzania danych dla lekkich satelitów o masie do 500 kg

Po wprowadzeniu urządzeń dostosowanych do projektów nanosatelitarnych, Lion DPU ma przetrzeć firmie KP Labs ścieżkę dostępu do zupełnie nowego sektora przemysłu kosmicznego. Najnowszy układ przetwarzania danych jest częścią szerszej oferty powiązanych produktów - ujętej wspólnie pod nazwą Smart Mission Ecosystem . Premiera rynkowa układu Lion DPU i gotowość do pierwszych lotów kosmicznych planowana jest na ostatni kwartał 2023 roku.

Głównym zadaniem tej jednostki przetwarzania danych ma być obsługa wielowymiarowych i wielosensorowych danych na orbicie okołoziemskiej w mikro- i minisatelitach (o masie rzędu 50-500 kg). Z pomocą układu FPGA z rodziny Kintex Ultrascale, wraz z zaawansowaną jednostką nadzorującą i korygującą jego pracę, możliwe ma być przetwarzanie złożonych danych z wielu sensorów multi- lub hiperspektralnych, kamer nawigacyjnych oraz radarów z syntetyczną aperturą. Założeniem jest usprawnienie przebiegu nowoczesnych misji satelitarnych.

Lion DPU to komputer pokładowy przeznaczony do obsługi lekkich satelitów. Jego celem jest przyspieszenie przetwarzania danych na orbicie, a także zapewnienie większej niezawodności sprzętu w nowoczesnych misjach satelitarnych.
KP Labs

Dodatkowo Lion DPU ma odpowiadać również na wyzwania związane z zarządzaniem skomplikowanymi misjami monitorowania nagromadzenia śmieci kosmicznych. System zaprojektowano tak, aby dobrze sprawdzał się w misjach skupionych zarówno na wykrywaniu, jak i klasyfikowaniu niebezpiecznych obiektów.

Wśród konkretnych innych zastosowań, w jakich ma sprawdzić się Lion DPU, są wskazywane misje obserwacji Ziemi - ze szczególnym uwzględnieniem wykrywania i monitorowania pożarów. W tym segmencie system ma umożliwiać dostarczanie danych na temat wielu czynników - lokalizacji, czasu trwania, temperatury i intensywności kataklizmu.

Nowe urządzenie z oferty KP Labs ma działać w oparciu o wykorzystanie komercyjnie oferowanych, niedrogich, a przy tym niezawodnych komponentów. Z tego powodu układ ma być łatwo dostępny dla szerszej grupy klientów, którzy szukają dla swoich projektów satelitarnych propozycji z korzystnym i zrównoważonym bilansem koszt-efekt.

Lion DPU ma być odpowiednio przystosowany do znoszenia cyklicznych zmian temperatury wynikających z przebiegu pracy urządzenia oraz zmiennej ekspozycji satelity na światło słoneczne podczas wędrówki wokół Ziemi. W tym celu zastosowane ma być rozwiązanie oparte na akumulacyjnym układzie termicznym, wykorzystującym ciepło utajone materiału zmiennofazowego PCM (Phase Change Material) z grupy organicznych parafin. Dzięki temu rozwiązaniu, amplitudy temperatur na elementach elektronicznych satelity zostaną odpowiednio zredukowane.

Materiał PCM będzie pełnił funkcję stabilizatora termicznego, optymalizując gospodarkę cieplną wewnątrz jednostki. W efekcie ma być zapewniona dłuższa żywotność urządzenia, na co najmniej 5 lat ciągłej pracy w kosmosie. System regulacji temperatury ma zapewnić przy tym bezpieczny bufor operacyjny, pozwalający na sporadyczne zwiększanie mocy obliczeniowej jednostki.

Oprócz Lion DPU, KP Labs oferuje mnogie układy klasyfikowane wspólnie jako Smart Mission Ecosystem - będące częścią zintegrowanego zestawu rozwiązań, pozwalającego na obniżenie kosztów całego przedsięwzięcia w ramach kompletnego projektu satelitarnego. Poszczególne części ekosystemu obejmują różnorodne funkcjonalności, z produktami takimi jak modułowe oprogramowanie pokładowe Oryx czy elektryczne wyposażenie wspomagające (EGSE) Oasis, przeznaczone do testowania satelitów na Ziemi. Ciągłość operacji kosmicznych ma zapewniać z kolei komputer pokładowy Antelope z funkcją utrzymania predykcyjnego. Ponadto składnikiem misji satelitarnej z oferty KP Labs może być także jednostka przetwarzania danych Leopard oraz algorytmy The Herd, zakładające przetwarzanie danych pokładowych wspierane przez rozwiązania z zakresu sztucznej inteligencji.

Jak przewidują przedstawiciele gliwickiej firmy, możliwość uruchomienia sztucznych sieci neuronowych będzie miała znaczący wpływ na przyszłość misji kosmicznych - od tych odbywających się na orbicie okołoziemskiej po projekty międzyplanetarne. Rozwiązania tego typu mają dać odpowiedź m.in. na wyzwania ograniczające postęp eksploracji innych ciał niebieskich w Układzie Słonecznym - obejmujące opóźnienia w komunikacji radiowej pomiędzy Ziemią a statkiem kosmicznym. Autonomiczne formacje jednostek działających w oparciu o sieci neuronowe i sztuczną inteligencję mają w niedalekiej przyszłości przynieść tutaj rozwiązanie - także w aspekcie wsparcia kolonizacji innych ciał niebieskich.