Opzoeken. De kans is groot dat een of meer satellieten in een lage baan zich momenteel boven u bevinden. Ongeveer 5.000 LEO-satellieten draaien momenteel rond de 500 tot 1.500 kilometer boven de aarde en helpen bij het voorspellen van het weer, het verzenden van gegevens en het leveren van breedbandinternet aan onderbediende gebieden.
Het is relatief goedkoop om een klein ruimtevaartuig te lanceren, en het wordt nog steeds gebouwd.
De Starlink-breedbandcommunicatie-LEO-satellieten van SpaceX zijn waarschijnlijk de bekendste, maar Amazon is begonnen met de lancering van zijn concurrerende Project Kuiper-satellieten en verwacht dit jaar operationeel te zullen zijn. Andere bedrijven betreden de markt, niet alleen om breedbandtoegang te bieden, maar ook om kleinere raketten te bouwen. Onder hen zijn Airbus, ArianeGroup, China Aerospace Science and Technology Corp. en Tata geavanceerde systemen.
Volgens Business Research Insights zal de LEO-satellietmarkt waarschijnlijk groeien van ruim 4 miljard dollar in 2022 naar bijna 7 miljard dollar in 2031.
Hoewel de markt groeit, groeit het aantal ingenieurs en technologen die ingewikkelde systemen begrijpen niet. Dit is de reden waarom de IEEE in 2021 het Low Earth Orbit Satellites and Systems (LEO SatS) project lanceerde onder leiding van Witold Kinsner. Hij is een IEEE Fellow, hoogleraar elektrische en computertechniek aan de Universiteit van Manitoba, Canada, en voormalig vice-president van IEEE Educational Activity.
“De reikwijdte van het project is niet het lanceren van een nieuwe ruimtegerelateerde beweging, maar het coördineren en uitbreiden van bestaande activiteiten”, zegt Markus Gardill, medevoorzitter van LEO SatS. IEEE Senior Fellow is hoogleraar en voorzitter van elektronische systemen en sensoren aan de Brandenburgse Technische Universiteit Cottbus-Senftenberg, Duitsland.
“Er werken uitstekende onderzoekers en docenten in het LEO-satellietveld, inclusief die van verschillende IEEE-samenlevingen, maar ze communiceren niet met elkaar”, zegt Gardill. “We moeten mensen uit verschillende disciplines samenbrengen en één enkel contactpunt binnen IEEE creëren om te coördineren en te consolideren wat er ter plaatse gebeurt.”
Opleiding van huidige en toekomstige technologen
Tot op heden heeft LEO SatS verschillende workshops en evenementen gehouden om ingenieurs en studenten te informeren over carrièremogelijkheden op dit gebied. Projectleiders willen ook de samenwerking tussen de academische wereld, de industrie, overheden en ruimtevaartorganisaties vergroten.
De LEO SatS Education and Competition Working Group heeft verschillende seminars gehouden die nu beschikbaar zijn op IEEE.tv. De inaugurele workshop over satellieten die in 2021 werd gehouden, ging over nanosatellieten, beveiligingsuitdagingen op het gebied van communicatie, en datacentra en tijdsynchronisatie.
Tijdens IEEE Education Week 2022 organiseerde de groep een virtuele paneldiscussie over ruimtevaarteducatie. Panelleden bespraken ruimtevaartuigen, toepassingen en loopbaantrajecten.
“De reikwijdte van de activiteiten van het project is niet het initiëren van een nieuwe ruimtegerelateerde beweging, maar de coördinatie en uitbreiding van bestaande activiteiten.” – Marcus Gardill
Presentatoren tijdens de workshop in juni over het gebruik van edge computing en kunstmatige intelligentie op satellieten bespraken technieken voor enorme satellietnetwerken, waarbij deep learning-modellen werden vergeleken en experimenten die plaatsvinden met edge computing in het OPS-SAT-laboratorium van de European Space Agency. Verschillende presentatoren werkten later samen aan ‘Towards Space-Edge Computing and Embedded AI for Real-Time Teleoperations’, dat de Best Paper Award won op de IEEE International Conference on Cognitive Informatics and Cognitive Computing 2023.
De taskforce ontwikkelt ook educatief materiaal over de ruimtevaartindustrie voor pre-universitaire en universitaire docenten om studenten aan te moedigen een carrière in het veld na te streven. De groep bouwt een curriculumdatabase om de zaken te stroomlijnen, zegt Gardill.
Hij zegt dat er ook lesplannen worden ontwikkeld voor CubeSats, die modulair zijn ontworpen op basis van een basiseenheid van 10x10x10 centimeter, genaamd 1U. CubeSats worden gebruikt om studenten over technologie te leren door hen te laten zien hoe ze zelf kleine raketten kunnen bouwen en lanceren. Onderzoekers testen grotere CubeSats, van 3U tot 6U, voor commerciële missies. Universiteiten bestuderen de zesde generatie satellieten, zegt Kinsner, en vele ervan worden in de schil van LEO-satellieten geplaatst.
“Dit soort ervaringsleren is een unieke kans op het gebied van STEM-onderwijs”, zegt Gardill.
LEOs SatS kijkt niet alleen naar de lucht. Hij zet ook meer nuchtere stappen, zoals een workshop die hij in november gaf op LEO-grondstations.
Grondstations bestaan uit een reeks antennes, communicatienetwerken en verwerkingsfaciliteiten die commando- en controlemogelijkheden bieden. Leiders van het LEO SatS-project zijn van mening dat er meer samenwerking nodig is om nieuwe soorten grondstations te ontwerpen, zegt Gardill.
“LEO-satellieten zijn voortdurend in beweging, dus als je 24/7 toegang tot je satelliet wilt hebben, heb je grondstations nodig die over de hele wereld verspreid zijn”, zegt hij. ‘Het zou zeer inefficiënt, zo niet onpraktisch zijn, als elke groep die aan een satellietmissie werkt, zijn eigen grondstationinfrastructuur zou moeten opzetten. Dit vereist samenwerking op mondiale schaal om een netwerk van grondstations te creëren waar iedereen toegang toe heeft.”
Nieuwe terrestrische satellietnetwerken
De recente opkomst van constellaties van duizenden LEO-satellieten heeft niet alleen geresulteerd in een vrijwel volledige dekking van communicatie met lage latentie, maar ook in nieuwe, snelle, intersatelliet optische communicatie, zegt Kinsner.
Gecombineerd met kunstmatige intelligentie – augmented edge computing in de ruimte, is er volgens hem een nieuwe mogelijkheid aan de horizon om traditionele terrestrische netwerken te verweven met nieuwe intersatellietnetwerken (terra-sat-netten) om real-time (RT) teleoperatie te ontwikkelen.
“Buitenschoolse wedstrijden rond het ontwerp, de implementatie en de inzet van CubeSats bij verschillende onderwijsinstellingen over de hele wereld hebben al veel nieuwe jonge studenten voorbereid op de ruimtevaartindustrie en het onderzoek”, zegt Kinsner. “Ons LEO SatS-initiatief is van plan soortgelijke competities te ontwikkelen door middel van grote projecten om slimme verbindingen tussen terra-sat-netwerken te ontwikkelen om RT-teleoperaties te vergemakkelijken.”
Standaarden en technologie-roadmaps
De groep moedigt ruimtevaartorganisaties, industriële belangen, overheden en de academische wereld aan om samen te werken aan de ontwikkeling van technologieplannen en technische standaarden.
Daartoe werkt het IEEE LEO SatS-team aan witboeken om bestaande technologische en beleidslacunes te identificeren om het gebrek aan wetten voor satellietsystemen aan te pakken, zegt Kinsner.
“Het is heel belangrijk voor het IEEE LEO SatS-project om ons netwerk uit te breiden”, zegt Gardill, “omdat we denken dat deze satellietsystemen tegelijkertijd een grote impact en een grote uitdaging zullen hebben.”
Neem contact op met de organisatoren via de IEEE LEO SatS-website om deel te nemen aan het project.
Uit artikelen op uw website
Gerelateerde artikelen op internet