Aardobservatie wordt tegengehouden door ons onvermogen om alle gegenereerde gegevens naar de aarde te transporteren. Ierse onderzoekers hebben een nieuwe set pijpen ontwikkeld, in de vorm van een slim systeem van optische feederlinks, om de data bottleneck op te lossen.

Het observeren van de planeet vanuit de ruimte kan helpen bij het beheersen van rampen, klimaatverandering te monitoren en boeren en mensen te helpen bij het volgen van wilde dieren. Maar de groei van Earth Observation (EO) wordt afgeremd door het gebrek aan capaciteit om de gegevens van de satellieten terug naar de aarde te krijgen. Onderzoekers van het RAVEN-project proberen dit knelpunt op te lossen door optische feederlinks te ontwikkelen die dit in realtime kunnen doen.

Tot niet zo lang geleden, een satelliet zou 100 miljoen euro hebben gekost om te bouwen en ongeveer zo groot zijn als een dubbeldekkerbus. Maar de komst van kleinere, goedkopere kubussatellieten veranderen dit allemaal en, in het proces, het verlagen van de toegangsdrempels naar de ruimte.

"Waar voorheen de ruimte werd gedomineerd door overheidsinstanties, nu wordt het een plek om zaken te doen, " zegt John Mackey, RAVEN-projectcoördinator en CEO van fotonica-specialisten mBryonics uit Galway, Ierland. Een voorbeeld is Planet Labs, opgericht door ex-NASA-wetenschappers in 2010, die onlangs begonnen met het dagelijks in beeld brengen van de aarde.

Versleten leidingen

Dergelijke initiatieven genereren regelmatig petabytes aan gegevens, maar de leidingen om de gegevens naar de aarde te brengen, beginnen hun leeftijd te vertonen.

Dit is waar RAVEN om de hoek komt kijken. "We creëren geheel nieuwe buizen voor sat-coms die waarschijnlijk een revolutie teweeg zullen brengen in de manier waarop satellieten kunnen worden gebruikt voor communicatiedoeleinden, " zegt meneer Mackey.

mBryonics heeft een intelligente architectuur ontwikkeld voor optische communicatie in de ruimte die een constellatie van satellieten kan verbinden in een geautomatiseerd, transparante manier en creëert een gevirtualiseerd gedistribueerd grondsegment. "Het minimaliseert het aantal grondstations dat u nodig hebt en stelt u in staat om die gegevens op te halen... in bijna realtime, ’ zegt meneer Mackey.

Dit fotonicasysteem kan niet alleen 10 gigabyte per seconde aan data aan, maar is ook aanzienlijk lichter en goedkoper dan bestaande oplossingen. "We zijn erin geslaagd om het hele systeem te verkleinen met een revolutionaire SWaP (size, gewicht en vermogen) en de prijs is aanzienlijk lager, dus het is geschikt voor kleine platforms en massaproductie, ' zegt meneer Mackey.

optische hersenen

Het team heeft een ArcLight-modem ontwikkeld – een optisch softwaregedefinieerd netwerk dat fungeert als een soort optisch brein waardoor satellieten met elkaar kunnen communiceren. Ze hebben ook RAVEN-financiering gebruikt om het potentieel van EO van High Altitude Platforms - sterrenbeelden van ballonnen, luchtschepen of drones die in de stratosfeer 20 kilometer boven de aarde vliegen.

Naast het voortschrijden van de technologie, mBryonics heeft de zes maanden durende RAVEN gebruikt om met de belangrijkste belanghebbenden in het satcom-ecosysteem te praten over wat ze nodig hebben van een fotonicasysteem. "H2020 is een mooie deuropener als je met mensen wilt praten omdat het prestige geeft, ' zegt meneer Mackey.

Het team heeft nu een prototype adaptieve optica phased array feeder-systeem en is van plan om RAVEN II-financiering aan te vragen om het verder te ontwikkelen. De toekomst ziet er rooskleurig uit voor dit soort technologie, zij geloven, en niet alleen voor EO. De komende explosie in data, gedreven door ontwikkelingen zoals de lancering van 5G mobiel in 2020, betekent dat bestaande netwerken het niet aankunnen, voorspelt meneer Mackey.

"Als het om 5G gaat, de dataschaarste zal fenomenaal zijn - op aarde gebaseerde systemen zullen overweldigd worden en satellietsystemen zullen tot hun recht komen om gegevens te backhaulen als een soort alternatieve routeringsoptie, " hij zegt, "het bidirectionele feedersysteem zal de sleutel zijn, omdat je de gegevens op een intelligente manier moet routeren."