FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR KURZZEITDYNAMIK, ERNST-MACH-INSTITUT, EMINach der erfolgreichen Demonstration der EMI-Technologie zur Datenprozessierung auf der Internationalen Raumstation steht nun die nächste Generation bevor.
On-board Data Processing für den New Space
Blick ins Innere der EMI Data Processing Unit (DPU). Kommerzielle Elektronikkomponenten liefern höchste Leistung bei geringem Energiebedarf.
Im sogenannten New Space, also einer immer stärker von privaten Akteuren und Start-ups geprägten Raumfahrt, geht die Entwicklung hin zu großen Konstellationen von kleinen Satelliten. Die Risikobereitschaft ist typischerweise höher, und die Entwicklungszeiten sind kürzer als in der klassischen Raumfahrt. Speziell für diesen Markt arbeitet das Fraunhofer EMI seit einigen Jahren an Lösungen für die Datenverarbeitung an Bord solcher Kleinsatelliten.
Die Datenprozessierungseinheit (Data Processing Unit, DPU) des Fraunhofer EMI ist ein auf den Einsatz in Kleinsatelliten ausgerichtetes Computersystem. Ihr Einsatzbereich ist vor allem auf Nutzlasten für die Erdbeobachtung. Diese Kamerasysteme nehmen Bilder von der Erdoberfläche oder der Atmosphäre in unterschiedlichen Spektralbereichen auf. Mit steigender Bildauflösung wachsen auch die Datenmengen, die an Bord der Satelliten zwischengespeichert und verarbeitet werden müssen. Die DPU basiert auf kommerzieller Elektronik und kann daher auf kleinstem Raum und mit minimalem Energiebedarf eine hohe Leistung erzielen. Die geringere Zuverlässigkeit dieser Komponenten wird durch das Systemdesign der DPU und durch Softwaremethoden zu einem großen Teil kompensiert.
Nach dem Einsatz der DPU in mehreren Missionen unserer Kunden, wurde im Jahr 2022 die DPU im Rahmen der LisR-Mission erfolgreich auf der Internationalen Raumstation ISS demonstriert. Der EMI-Satellit ERNST, dessen Start kurz bevorsteht, wird ebenfalls die DPU einsetzen.
Für die Satellitenkonstellation HiVE der EMI-Ausgründung constellr steht nun die nächste Evolutionsstufe der DPU in den Startlöchern. Speziell für Mikrosatelliten, also etwas größere Kleinsatelliten, kommt eine erweiterte Variante der DPU zum Einsatz. Das Gerät wird zur weiteren Erhöhung der Zuverlässigkeit vollständig redundant ausgelegt, um mögliche Fehler und Ausfälle kompensieren zu können. Darüber hinaus forscht das EMI an der Integration von künstlicher Intelligenz in die DPU. So könnten in Zukunft direkt im Weltall die eigentlichen Informationen aus den aufgenommenen Bildern gewonnen werden.