Ny råtass i rommet

WideNorth AS er et utviklingshus som har gjort seg spesielt gjeldende innen områder som bredbånds satellittkommunikasjon og programvaredefinerte radioplattformer, men også andre utviklingsprosjekter for kunder, og forskningsprosjekter i samarbeid med bl.a. den europeiske romfartsorganisasjonen ESA.

Foran konkurrentene

I disse dager jobber de med å ferdigstille en ny nyttelast for lavbanesatellitter, kalt Payload Data handling & Transmission (PDHT). – Det som er spesielt for denne nyttelasten er at den har større kapasitet for intern datalagring – opp til 3,8 TB – og kan sende data ned til bakken med større data rater (~5 Gbps) enn noe annet konkurrerende produkt på markedet i dag, forteller daglig leder Helge Fanebust.

Hurtig nedlasting

Nyttelasten støtter den avanserte DVB-S2X satellittstandarden med bl.a. støtte for Adaptiv Modulasjon og Koding (ACM) som gir den teoretisk best mulige utnyttelsen av satelittlinken – og garanterer at man kan sende ned maksimal datamengde fra satellitten til bakken hver gang jordobservasjonssatellitten passer innenfor syne av en bakkestasjon (f.eks. en av KSAT sine bakkestasjoner). Dette er svært viktig, da verdien av jordobservasjonsdata minker jo eldre de blir.

Var null marked

WideNorth har selv utviklet og eier all IPR i denne nyttelasten, men prosjektet startet opp etter en henvendelse fra ESA for noen år siden. Utfordringen gikk ut på å utvikle et bredbåndsmodem med opptil 1,5 GHz båndbredde og 5 Gbps kommunikasjonskapasitet. – På det tidspunktet var det null marked for noe sånt, ler Fanebust.

Sikret kontrakter

Imidlertid dukket Space Norway opp og meldte interesse for denne typen kapasitet. I samarbeid med Norsk Romsenter, og oppmuntret av forutseende folk i ESA startet WideNorth utviklingen av PDHT. I dag har WideNorth allerede sikret seg kontrakter for leveranse av denne nyttelasten til flere satellitter, bl.a.med Space Norway for bruk i en av de nye norske Arctic Ocean Surveillance (AOS) satellittene som skal skytes opp fra Andøya.

New space

Fanebust innrømmer at det var noen tekniske utfordringer underveis, spesielt med hensyn til romkvalifisering, men som et «new space» type design som skal brukes i lav jordbane (LEO) kunne man i stor grad bruke kommersielle robuste komponenter. Spesielt utfordrende var det å finne gode nok komponenter for å bygge det enorme datalageret om bord, samt bredbånd Ka-band forsterkeren, som WideNorth endte opp med å utvikle selv.

20 Gbps brukerdata inn

Senioringeniør Christophe Coutand forteller at det med den store båndbredden og den høye dataraten var en utfordring å holde det utsendte signalet «flatt» nok over hele båndbredden. – Enheten kan håndtere opptil 20 Gbps brukerdata via en QSFP+ fiberkontakt og har en rekke ulike grensesnitt for kamera, On-board Computer (OBC), GNSS samt ekstra serielle grensesnitt, forteller han. Når bakkestasjonen er innenfor synsvidde (i 10-15 minutter) kan brukeren be om nedlasting av data, og da må det gå raskt unna.

Jordobservasjon

– Mange LEO-satellitter brukes til jordobservasjon, der de samler mye data. Ettersom kundene ønsker datainnsamling med høy oppløsning trengs det mye datalagringskapasitet pluss høy overføringskapasitet, forklarer Vendela Paxal. Foruten å være senior prosjektleder i WideNorth, underviser hun også som professor II ved Institutt for elektronikk og telekommunikasjon, NTNU. – Det kan foretas noe datakomprimering om bord, men mange kunder ønsker å ha tilgang på bakken til mest mulig rådata, fremholder hun.

Testing

Ifølge Coutand gikk det med mye ressurser til å teste lagringsbrikker til formålet. – For dette omfanget av lagring fantes det ikke tilgjengelige romkvalifiserte produkter, forteller han. Når man testet ulike produkter for stråling, testet alle likt – det vil si, de sluttet å virke på et tidspunkt. – Vi fant imidlertid en som virket til slutt, som var laget for robust bruk og tålte stråling godt nok, fremholder Coutand.

ACM

En spesiell egenskap er som nevnt såkalt adaptiv koding og modulasjon, ACM, som følger DVB-S2X-standarden. – Dette innebærer at kodehastighet og modulasjonstype for dataoverføringen tilpasses dynamisk for å til enhver tid maksimalisere datahastighet for gjeldene værforhold og avstand mellom satellitten og mottakeren på bakken, fremholder Paxal. Jo høyere modulasjonstype og mindre feilkorrigerende koding som brukes, jo flere bits kan overføres per sendt symbol. Men overføringen tåler samtidig mindre dempning pga. regn og krever kortere avstand mellom satellitten og mottakeren på bakken. Ved å gå noe ned i hastighet kan data beskyttes bedre. Dette skjer dynamisk gjennom en lukket kontrollsløyfe med feedback fra bakken.

Neste prosjekt i gang

WideNorth leverer mange eksisterende produkter parallelt med denne nyvinningen, og er allerede i gang med enda nye produkter. – Og, vi lager jo ikke bare romutstyr, men også bakkeutstyr selvsagt. Det er nok å gjøre i mange år fremover, fastslår Paxal.