Jordobservation hålls tillbaka av vår oförmåga att transportera all data som genereras ner till jorden. Irländska forskare har utvecklat en ny uppsättning rör, i form av ett smart system av optiska matarlänkar, för att åtgärda dataflaskhalsen.

Att observera planeten från rymden kan hjälpa till att hantera katastrofer, övervaka klimatförändringarna och hjälpa bönder och människor att spåra vilda djur. Men tillväxten av Earth Observation (EO) hålls tillbaka av bristen på kapacitet för att få data från satelliterna tillbaka till jorden. Forskare från RAVEN-projektet siktar på att fixa denna flaskhals genom att utveckla optiska matarlänkar som kan göra detta i realtid.

Tills för inte så länge sedan, en satellit skulle ha kostat 100 miljoner euro att bygga och vara ungefär lika stor som en dubbeldäckarbuss. Men tillkomsten av mindre, billigare kubsatelliter förändrar allt detta och, i processen, sänka inträdesbarriärerna till rymden.

"Där innan rymden dominerades av statliga organ, nu börjar det bli en plats att göra affärer på, "säger John Mackey, RAVEN projektkoordinator och VD för fotonikspecialisterna mBryonics of Galway, Irland. Ett exempel är Planet Labs, inrättades av ex-NASA-forskare 2010, som nyligen började avbilda jorden på daglig basis.

Slitna rör

Sådana initiativ genererar regelbundet petabyte med data, men rören för att få ner data till jorden börjar visa sin ålder.

Det är här RAVEN kommer in. "Vi skapar helt nya rör för satellittelefoner som sannolikt kommer att revolutionera hur satelliter kan användas för kommunikationsändamål, "säger mr Mackey.

mBryonics har utvecklat en intelligent arkitektur för optisk kommunikation i rymden som kan länka en konstellation av satelliter i en automatiserad, transparent sätt och skapar ett virtualiserat distribuerat marksegment. "Det minimerar antalet markstationer du behöver och låter dig få ner den datan... i nästan realtid, säger Mr Mackey.

Detta fotoniksystem kan inte bara hantera 10 gigabyte per sekund data utan är också betydligt lättare och billigare än befintliga lösningar. "Vi har lyckats minimera hela systemet med en revolutionerande SWaP (storlek, vikt och kraft) och priset är betydligt lägre, så det är lämpligt för små plattformar och massproduktion, säger Mr Mackey.

Optiska hjärnor

Teamet har utvecklat ett ArcLight-modem – ett optiskt mjukvarudefinierat nätverk som fungerar som en slags optisk hjärna som tillåter satelliter att kommunicera med varandra. De har också använt RAVEN-finansiering för att utforska potentialen hos EO från High Altitude Platforms – konstellationer av ballonger, luftskepp eller drönare som flyger 20 kilometer över jorden i stratosfären.

Förutom att utveckla tekniken, mBryonics har använt RAVENs sex månaders varaktighet för att prata med nyckelintressenter i satcom-ekosystemet om vad de behöver av ett fotoniksystem. "H2020 är en trevlig dörröppnare när man vill ha samtal med människor då det ger prestige, säger Mr Mackey.

Teamet har nu en prototyp av adaptiv optik i fasad matarsystem och planerar att ansöka om RAVEN II-finansiering för att utveckla det ytterligare. Framtiden ser ljus ut för den här typen av teknik, de tror, och inte bara för EO. Den kommande explosionen av data, driven av utvecklingar som lanseringen av 5G-mobil 2020, innebär att befintliga nätverk inte kommer att kunna hantera, förutspår Mr Mackey.

"När det gäller 5G, datakrisen kommer att bli fenomenal-jordbaserade system kommer att bli överväldigade och satellitsystem kommer att komma till sin rätt för att backhaulera data som ett slags alternativt routingsalternativ, " han säger, "det dubbelriktade matarsystemet kommer att vara nyckeln eftersom du kommer att behöva dirigera data på ett intelligent sätt."