FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR KURZZEITDYNAMIK, ERNST-MACH-INSTITUT, EMIDas Fraunhofer EMI liefert das Datenverarbeitungssystem für die kommende HiVE-Satellitenmission der constellr GmbH.
HiVE-Mission: Ein Satellitenkonstellationsprojekt für präzise Erdbeobachtung
Anknüpfend an die erfolgreiche LisR-Mission bereitet die constellr GmbH derzeit die »High precision Versatile Ecosphere« (HiVE) Mission vor. Der Aufbau der Konstellation aus Mikrosatelliten beginnt mit dem Start des ersten Satelliten Ende 2024. Bis 2032 sollen 30 Satelliten die Erde im sichtbaren und nahinfraroten sowie insbesondere im thermalinfraroten Spektrum abbilden.
Constellr wird auf Basis der mit HiVE gewonnenen Daten ein sogenanntes Land-Surface-Temperature (LST) Datenprodukt mit einer Bodenauflösung von 30 m pro Pixel anbieten. Ziel ist die verbesserte Analyse von Pflanzenwachstum, Wassereinsatz und Kohlenstoffzyklen für Nutzer im landwirtschaftlichen Sektor.
Constellr wird bei der Entwicklung der HiVE-Satelliten von einem Konsortium bestehend aus der OHB System AG, Kongsberg NanoAvionics sowie des Fraunhofer EMI unterstützt. OHB liefert die multispektrale Nutzlast, NanoAvionics ist für die Satellitenplattform verantwortlich. Die Arbeiten werden von der Europäischen Weltraumorganisation ESA gefördert.
Datenverarbeitung und Redundanz
Neben der am Fraunhofer EMI entstandenen und patentierten Technologie zur kostengünstigeren Kalibration kommt das Knowhow des EMI im Bereich der On-Board-Datenverarbeitung bei der HiVE-Mission zum Einsatz. Das EMI trägt seine Data Processing Unit (DPU) als zentralen Computer für die Nutzlast der HiVE-Satelliten bei.
Die DPU ist ein kompaktes System, das auf kostengünstigen kommerziellen Elektronikkomponenten (Commercial off-the-shelf, COTS) basiert. Alle Bilddaten werden von der DPU vorverarbeitet und bis zur Übertragung auf die Erde dort zwischengespeichert. Auch die Steuerung und Überwachung der Nutzlast gehört zu den Aufgaben der DPU. Die Software der DPU ist während der Mission rekonfigurierbar und auf einen hohen Automatisierungsgrad einerseits und größtmögliche Flexibilität im Betrieb andererseits ausgelegt.
Die DPU für HiVE basiert auf der erfolgreichen Entwicklung für die LisR-Mission. Um den hohen Anforderungen einer kommerziellen Mission Rechnung zu tragen, wurde das Design der DPU überarbeitet und ist nunmehr vollständig redundant ausgelegt. Alle internen Komponenten sind nun mindestens doppelt vorhanden, um im Fehlerfall auf die redundante Einheit umschalten zu können. Ergänzt wird die Redundanz der Hardware um Softwaremaßnahmen zur weiteren Erhöhung der Zuverlässigkeit. So wird beispielsweise die gesamte Software der DPU in insgesamt 18-facher Kopie auf sechs verschiedenen Speicherbausteinen abgelegt.
Ausgründung schreibt Erfolgsgeschichte
Im Rahmen der HiVE-Mission wurde die DPU des EMI auch erstmals hinsichtlich Vibrationen und Thermalvakuumumgebung gemäß der europäischen Raumfahrtnormen ECCS qualifiziert. Die dafür notwendigen Qualifikationstests wurden im Satellitenlabor des EMI durchgeführt. Das erste Flugmodell der Data Processing Unit für HiVE wurde Anfang 2024 an constellr geliefert und wird derzeit in den Satelliten integriert. Am EMI begannen anschließend die Arbeiten für die nachfolgenden DPU-Modelle für die HiVE-Konstellation.
Die Erfolgsgeschichte von constellr als Ausgründung des EMI steht kurz vor der nächsten Stufe. Das Fraunhofer EMI ist stolz, diese Entwicklung weiterhin begleiten zu dürfen und in Form des Transfers von Fraunhofer-Technologie unterstützen zu können.
