Transponder und FPA
Vicor und Spacechips bringen KI-Rechenleistung ins All
Vicor und Spacechips entwickeln gemeinsam den strahlungsresistenten AI1-Transponder für KI-Verarbeitung im Orbit. Mit bis zu 133 TOPS und Vicors kompakter Factorized Power Architecture ermöglicht er autonome Echtzeit-Datenverarbeitung für Erdbeobachtung, Telekommunikation und SIGINT.
Vicor, Anbieter von Hochleistungs-Stromversorgungsmodulen, arbeitet mit Spacechips, Elektronikentwickler für Satelliten und Raumfahrzeuge, zusammen, um den leistungsstärksten und zuverlässigsten Transponder für KI-Verarbeitung im Orbit zu entwickeln. Der strahlungsresistente, robuste und kompakte Transponder AI1 von Spacechips nutzt Hochleistungsmodule von Vicor. Diese setzen neue Maßstäbe für die Stromversorgung kommender Computing- und Anwendungsdesigns im New-Space-Bereich.
Die Nachfrage nach kompakten Satelliten mit hoher Rechenleistung wächst. Gleichzeitig müssen die Bordprozessorsysteme über fünf bis zehn Jahre hinweg zuverlässig unter extremen Bedingungen funktionieren. Moderne Hochleistungs-FPGAs und ASICs stoßen dabei an Grenzen, insbesondere bei der Stromversorgung. Sie benötigen sehr niedrige Betriebsspannungen bei gleichzeitig hohen Strömen. Im Weltraum wird das Systemdesign zusätzlich durch eingeschränkte Kühlmöglichkeiten, begrenzte Energieverfügbarkeit und hohe Strahlenbelastung erschwert.
Als Antwort darauf hat Spacechips seinen AI1-Transponder vorgestellt – eine kleine Onboard-Prozessorkarte mit einem ACAP-KI-Beschleuniger (Adaptive Compute Acceleration Platform). Der intelligente, rekonfigurierbare Empfänger und Sender liefert eine Leistung von bis zu 133 TOPS (Tera Operations per Second). Er ermöglicht damit neue Anwendungen in den Bereichen Erdbeobachtung; Wartung, Montage und Fertigung im Weltraum (ISAM, In-Space-Servicing, Assembly and Manufacturing); Signalaufklärung (SIGINT, Signal Intelligence); Aufklärung, Überwachung und Spionageabwehr (ISR, Intelligence, Surveillance and Reconnaissance) sowie Telekommunikation. Damit wird autonomes Echtzeit-Computing unterstützt und die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit für längere Missionen gewährleistet.
Dr. Rajan Bedi, CEO von Spacechips: »Viele Raumfahrtunternehmen verfügen einfach nicht über eine ausreichende Bandbreite im HF-Spektrum, um alle erfassten Daten für die Echtzeitverarbeitung herunterzuladen. Eine alternative Lösung besteht darin, die Datenverarbeitung im Orbit durchzuführen und die gewonnenen Erkenntnisse einfach zur Erde zu übertragen.«
Neue Level an Rechenleistung für innovative Anwendungen im Weltraum und auf der Erde
Heutige Satelliten zur Erdbeobachtung in niedriger Umlaufbahn können nur etwa alle 10 Minuten eine direkte Sichtverbindung zu einer bestimmten Region herstellen.
Würden Satelliten mithilfe von KI darauf trainiert, diese toten Winkel zu schließen, könnten Notfall-/Katastrophenschutzteams schnellere und fundiertere Entscheidungen treffen, wenn keine direkte Sichtverbindung zur Erde besteht. Spacechips nutzt diese leistungsstarken Rechner, um KI im Orbit für die Lösung verschiedener Probleme auf der Erde und im Weltraum einzusetzen:
- Verfolgung von Weltraumschrott, um kostspielige Kollisionen zu vermeiden
- Überwachung des Zustands missionskritischer Raumfahrzeugsysteme
- Erkennung extremer Wetterlagen
- Meldung wichtiger Niederschlagsdaten für die Pflanzenproduktion
- Die faktorisierte Leistungsarchitektur von Vicor liefert hohen Strom bei niedriger Spannung
Angesichts der eingeschränkten Betriebsbedingungen im Weltraum benötigt KI-gestütztes Computing ein präzises Power-Management. Dieser Bedarf wird durch die steigende Zahl, den Umfang und die Vielfalt von Missionen, die unterschiedliche Arten von Raumfahrzeugen erfordern, noch verstärkt. Auch die zunehmende Abhängigkeit von Solarenergie, um ausreichend Strom bereitzustellen, spielt hier eine Rolle.
Dies veranlasste Spacechips zu einer Partnerschaft mit Vicor, um Factorized Power Architecture (FPA) mit Hochleistungsmodulen in die AI1-Transponder-Boards zu integrieren.
FPA ist ein Stromversorgungssystem, das die Funktionen der DC/DC-Wandlung in unabhängige Module aufteilt. In den strahlungsresistenten Modulen von Vicor sorgt das Buswandlermodul (BCM, Bus Converter Module) für die Isolierung und die Abwärtswandlung auf 28 V, während das Vorreglermodul (PRM, Pre-Regulator Module) die Regelung für ein Spannungswandlermodul (VTM, Voltage Transformation Module) oder einen Stromverstärker übernimmt, der die Wandlung von 28 VDC auf 0,8 V vornimmt.
Der Wert der Vicor-Lösung liegt laut Bedi darin, dass sie sehr klein und leistungsstark ist. Dies ermöglicht mehr Effizienz und Flexibilität durch weniger Größe und Gewicht und führt zu einer höheren Leistungsdichte, insbesondere in Hochleistungs-Computing-Anwendungen.
Durch das FPA-Stromversorgungssystem von Vicor unterstützt Spacechips Telekommunikations- und SIGINT-Betreiber bei der Echtzeit-Verarbeitung an Bord. Dies erfolgt durch die autonome Anpassung von HF-Frequenzplänen, Kanalisierung, Modulation und Kommunikationsstandards an den aktuellen Datenverkehrsbedarf. Die Stromversorgungsmodule von Vicor verfügen auch über einen dualen Versorgungsstrang, der für fehlertolerante Weltraumanwendungen integrierte Redundanz bietet, sodass Lasten auf jeder Seite des Antriebsstrangs zu 100% mit Leistung versorgt werden können.
Dr. Rajan Bedi abschließend: »Vicors FPA bietet eine deutlich elegantere und effizientere Lösung in einem sehr kleinen Format. Die Vorteile sind allen anderen Produkten auf dem Markt um ein Vielfaches überlegen.«
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