Ruang EOI Permulaan Imejan Satelit Telah Merentasi Lembah Kematian dengan Terbang Rendah

Apabila ia menerima anugerah AFWERX untuk membangunkan satelit imejan kecil yang terbang rendah pada tahun 2020, Earth Observant, kini dikenali sebagai Angkasa EOI, mempunyai segelintir orang yakin ia boleh menembusi pasaran imejan satelit. Kini syarikat permulaan telah meyakinkan gergasi IT Jepun, DATA NTT, ia boleh memberikan imejan resolusi ultra-tinggi hampir masa nyata dari kawasan yang tidak begitu tinggi.

Dua minggu lalu, EOI Space mengumumkan perjanjian pengedaran dengan NTT DATA, membawakan gambar-gambar yang sangat terperinci daripada konstelasi Orbit Bumi Sangat Rendah (VLEO) syarikat.LEO
) satelit pengimejan optik kepada pelanggan di pasaran Jepun. "Pelanggan" pada asasnya adalah eufemisme untuk pengguna akhir pertahanan dan keselamatan kerajaan Jepun, pengguna kedua terbesar imej komersial untuk tujuan pertahanan dan keselamatan negara selepas kerajaan AS.

Pada mulanya bernilai $70 juta, perjanjian itu bukan sahaja satu pukulan kewangan untuk EOI Space tetapi pengesahan penting produk dan strateginya oleh tindakan multi-nasional yang dihormati bagi pihak salah satu Sekutu terpenting Amerika. Digabungkan dengan modal penting daripada pelabur yang yakin dengan potensi konstelasi VLEO EOI Space, kontrak itu telah membawa syarikat terbang rendah itu merentasi apa yang dipanggil Valley of Death ke kaki bukit yang mempunyai peluang yang baik untuk mendaki.

Model perniagaan EOI Space memanfaatkan idea teknologi yang telah dibincangkan selama sedekad tetapi tidak direalisasikan sebelum ini – menghantar jisim satelit pengimejan kecil ke ketinggian yang agak rendah.

Pari

Intipati kisah EOI semasa saya mula-mula menutupnya pada tahun 2020 adalah daya tarikannya kepada Tentera Udara AS berdasarkan rancangannya untuk membina rangkaian kecil di VLEO. Satelit yang terbang di orbit Bumi rendah (LEO) biasanya naik ke ketinggian 500 kilometer (310 batu) atau lebih tinggi di atas bumi. EOI mencadangkan menerbangkan burungnya pada kira-kira 250 km (155 batu), ketinggian lebih kurang di atmosfera Bumi.

Strategi itu datang dengan beberapa kelemahan seperti seretan aerodinamik, kesan angin suria dan tarikan graviti yang kuat yang cukup ketara untuk membuat pereputan orbit kapal angkasa dalam masa kurang daripada lima tahun, yang memerlukan perubahan dalam reka bentuk tradisional. Tetapi terdapat juga kelebihan sebenar.

Terbang pada altitud rendah secara amnya meningkatkan resolusi penderia optik, prestasi radiometrik (penderia inframerah/gelombang mikro) dan ketepatan geospatial. Mengorbit rendah akan membolehkan satelit Stingray menangkap imejan resolusi tinggi 15 cm dalam masa nyata. Itu susunan magnitud yang lebih baik daripada satelit optik yang lebih besar dan terbang lebih tinggi daripada penyedia imejan komersial terkemuka Maks and Airbus yang merakam foto pada resolusi maksimum 30 cm.

Selain resolusi yang sangat tinggi, AFWERX melihat potensi dalam daya tahan teragih buruj satelit terbang rendah. Kedekatan yang diberikan oleh VLEO boleh mengurangkan keperluan saiz muatan yang diperlukan (optik, radar atau komunikasi) dan dengan itu kos.

Setiap Pari akan berada di sisi besar untuk duduk kecil, dengan berat kira-kira 330 kilo (728 lbs). Badan kapal angkasa atau "bas" akan mempunyai panjang dua meter (6.5 kaki) dan dengan panel solarnya digunakan, panjangnya sekitar empat meter. Pada masa itu, ia jauh lebih kecil dan lebih murah daripada kebanyakan satelit pengimejan optik. Reka bentuk mereka - untuk jangka hayat lima tahun pada ketinggian 250 km - menawarkan fleksibiliti untuk menambah buruj pada kitaran masa yang singkat dengan penderia baharu atau keupayaan lain dan ketinggian rendah/saiz kecilnya memudahkan pengalihan orbitnya.

Yang pertama daripada sehingga 60 Stingrays EOI merancang untuk menubuhkan burujnya akan dilancarkan pada Januari 2024 sebagai sebahagian daripada misi rideshare SpaceX pada salah satu roket Falcon 9 syarikat. Stingray akan digunakan dari Falcon pada kira-kira 500 km dan bergerak ke orbit VLEOnya. Apabila ia tiba di sana, ia akan terbang dengan penderia optik berbilang spektrum (inframerah dekat) standard empat jalur daripada pembekal luar yang akan disepadukan oleh EOI dengan basnya.

Ketika Stingrays melancarkan dan menyertai buruj secara progresif (sebanyak enam mungkin berada dalam VLEO menjelang akhir 2024), EOI merancang untuk menyepadukan muatan optiknya sendiri serta kluster pengiraan GPU (unit pemprosesan grafik) yang dipautkan dan sistem pendorongnya sendiri . "Bagi kami, adalah penting bahawa dari masa ke masa kami menjadi sepadu secara menegak yang mungkin," kata pengasas bersama dan ketua pegawai hasil EOI, Paul Smith. “Dengan cara itu, kita mengelak masa memimpin. Pada masa ini, terdapat masa pendahuluan setahun hingga setahun untuk komponen yang benar-benar membuat anda mundur. Kami mahu mengelak perkara itu.”

Sats EOI juga akan mengelakkan kelewatan dalam penghantaran imej yang disertakan dengan stesen pemprosesan tanah dengan menjalankan sejumlah besar pemprosesan imej (data imej optik mentah perlu diproses dan diformat untuk digunakan) di atas setiap Stingray menggunakan kaedah pengkomputeran tepi dan bukannya hanya menghantar data mentah ke stesen tanah.

“Matlamat kami adalah untuk meminta [data imejan] melangkau tindanan pemprosesan stesen tanah tradisional,” kata Smith pada 2020. “Kami tahu ia penting, kami tidak tahu betapa pentingnya. Tetapi selepas bercakap dengan Tentera Udara dan Tentera Darat, ia menjadi jelas bahawa mendapatkan data lebih cepat adalah keinginan asas mereka. Ia adalah sesuatu yang mereka cari untuk kita semua di luar sana untuk lakukan.”

Berdasarkan orbit VLEOnya, buruj Stingray menandakan satu lagi kotak - terbang di bawah kejiranan LEO yang semakin tinggi dengan trafik tinggi, sampah angkasa lepas yang melebihi 500 km. Pada tahun 2021, Peter Beck, Ketua Pegawai Eksekutif permulaan perkhidmatan pelancaran, Rocket Lab, mengesahkan bahawa bilangan objek yang banyak dalam LEO menjadikannya semakin sukar untuk mencari laluan yang jelas bagi roket untuk melancarkan satelit baharu. Roket "perlu mencuba dan menganyam jalan mereka di antara buruj [satelit] ini," kata Beck kepada CNN, merujuk kepada satelit Starlink SpaceX.

Daya tarikan buruj terbang rendah yang berdaya tahan yang mampu mengambil gambar terperinci dan menghantarnya dengan cepat, terus kepada pelanggan adalah sesuatu yang pengasas EOI meletakkan cip mereka semasa mereka mengasaskan syarikat itu pada 2017.

Melintasi Lembah

“Kami telah melangkah jauh sejak 2020,” kata Smith. "Kami mendapat geran daripada AFWERX dan melakukan semua kerja yang dilarang, belajar banyak tentang reka bentuk bas dan muatan optik kami."

Pembiayaan SBIR (DoD Small Business Innovation Research) membenarkan tiga pengasas bersama permulaan untuk beralih kepada bekerja pada perusahaan sepenuh masa, jenis evolusi perniagaan kecil yang AFWERX dan pengarah keluarnya, Kol. Nathan Diller, telah cuba lakukan mengeram berulang kali sejak 2019.

Smith berkata anugerah itu penting bukan sahaja dalam meneruskan penyelidikan tetapi dalam memberi Ketua Pegawai Eksekutif Earth Observant dan pengasas bersama Christopher Thein, ruang bernafas untuk menumpukan perhatian pada mendapatkan pembiayaan Siri A daripada pelabur malaikat. Syarikat itu kemudiannya menubuhkan ibu pejabatnya di Louisville, CO, pinggir bandar di utara Denver yang terkenal dengan penumpuan syarikat aeroangkasa muda dan kumpulan bakat penduduk. EOI mengupah lebih 50 orang, mengukuhkan reka bentuknya dan memperoleh slot pelancaran dengan SpaceX.

Perkara yang sering diabaikan dalam perbincangan "Lembah Kematian" yang kini dikenali (perjalanan permulaan pertahanan-aeroangkasa dari R&D awal hingga mendapatkan kontrak kerajaan yang akhirnya) ialah kemungkinan langkah yang diberikan oleh geran SBIR/STTR kepada firma baru dalam menarik modal swasta. Bagi EOI, pelaburan $15 juta yang disediakan oleh malaikatnya adalah penting untuk memajukan perniagaan cukup jauh untuk menarik DATA NTT.

"Saya tidak tahu bahawa kita akan mendapat pusingan A itu, pelabur malaikat itu jika bukan kerana kontrak kerajaan AS itu," Thein, mengakui. “Saya tidak tahu sama ada kita akan mendapat perjanjian dengan NTT tanpa kedua-dua perkara sebelum ini.”

Thein sebenarnya membuat permulaan yang dibatalkan untuk menubuhkan syarikat imejan satelit VLEO sedekad yang lalu, tetapi masanya masih belum sesuai. “Walaupun dalam hayat syarikat ini [EOI] apa yang saya perhatikan ialah, terutamanya dalam kerajaan AS, terdapat perasaan bahawa ini tidak mungkin dilakukan. Kini anda melihat berbilang program pop timbul melakukan perkara yang tepat ini. Terdapat perubahan minda dalam menerima ini sebagai jalan ke hadapan.”

Mungkin tiada sokongan yang lebih baik untuk pemerhatian Thein daripada penubuhan unit perniagaan keselamatan negara baru SpaceX yang dipanggil perisai bintang. Walaupun butiran mengenai perkara yang dilaporkan sebagai pelancaran tertumpu pertahanan dan perniagaan buruj pemerhatian bumi adalah terhad, anak syarikat baharu Elon Musk berkata ia pada mulanya akan menumpukan pada membangunkan penderia pengimejan Bumi dan satelit. Jika buruj Starshield menyertai Stingrays EOI Space dalam VLEO, ia tidak akan mengejutkan.

Dalam bersetuju untuk menjalankan perniagaan dengan firma kecil Amerika, NTT DATA berkemungkinan mengiktiraf peralihan dalam persepsi rangkaian satelit VLEO dan peluang untuk masuk ke tingkat bawah. Angka $70 juta dalam siaran akhbar NTT mewakili anggaran nilai jualan imejan yang akan diterima daripada EOI sebagai sebahagian daripada pembelian pra-data eksklusif bernilai $8 juta untuk pasaran Jepun sehingga 2028.

Selain eksklusiviti jualan, perjanjian itu memberi NTT akses terjamin untuk menugaskan sat Stingray. Smith menjelaskan bahawa rangkaian penyedia imejan lain kadangkala dialihkan daripada penugasan komersial di rantau ini kerana kepentingan strategiknya dan maklumat pantas yang mungkin diperlukan oleh kerajaan (AS/Berikat) dalam apa yang beliau panggil sebagai "kejiranan yang sukar". Keutamaan tugasan merupakan pemacu utama perjanjian dan pengakuan tersirat tentang nilai yang akan dimiliki oleh data 15 cm EOI.

Kontrak itu juga mewakili pelaburan antarabangsa yang boleh diterima, malah wajar dalam arena di mana kerajaan AS amat sensitif terhadap wang asing. NTT mempunyai keyakinan yang cukup dalam EOI Space untuk mengambil pegangan ekuiti kecil (kira-kira 3 peratus) mewakili pelaburan $2 juta lagi dalam yang kedua.

Pengasas EOI menentang godaan untuk mengambil pembiayaan Rusia atau asing lain ketika mereka menyeberangi Lembah Kematian atas sebab perniagaan jangka panjang yang patriotik dan kukuh. Itu mungkin memerlukan mereka bekerja lebih keras tetapi ia menetapkan peringkat untuk masa depan di mana EOI berharap pertubuhan intel dan pertahanan AS akan menjadi pelanggan utama.

EOI telah berusaha untuk memintas isu pelaburan pemilikan asing dengan apa yang dipanggil program Global Alliance, pada asasnya program pra-data belian pelanggan pilihan dengan beberapa ciri perjanjian NTT yang boleh menjana aliran tunai yang diperlukan untuk mempercepatkan pengembangannya tanpa menyerahkan ekuiti kepada entiti luar pesisir.

Pandangan Masa Depan dari Atas

Chris Thein mengingatkan saya bahawa walaupun perubahan perlahan dalam pasaran imejan satelit, ia kekal dikuasai oleh negara bangsa yang permintaan pertahanan dan perisikannya merangkumi 55% daripada pasaran dengan rehat merupakan gabungan komersil, tindak balas kecemasan, saintifik dan pelanggan lain.

Airbus dan Maxar menguasai pasaran pengimejan pertahanan dengan lebih 50% bahagian. "Mereka tidak mempunyai satelit terbanyak," kata Thein, "mereka mempunyai satelit resolusi tertinggi." Perang di Ukraine telah menunjukkan kepada kerajaan dan rakyat biasa kuasa imejan yang dia tambah, menggariskan potensi permintaan untuk keupayaan 15 cm EOI.

Walaupun Airbus dan Maxar mempunyai satelit pengimejan yang paling canggih dan tangkas pada masa ini, ia juga yang paling mahal. Strategi EOI adalah berbeza. Daripada memanfaatkan beberapa tempat duduk yang sangat mahal dan sangat berkebolehan, ia akan mengambil kesempatan daripada burung yang kurang cantik dan kurang bergerak yang tertumpu pada orbit segerak rendah dengan kecenderungan yang berbeza-beza yang menawarkan sudut pandang yang berbeza dan kadar lawatan semula yang meningkat.

"Satelit Maxar atau Airbus individu boleh melakukan pemetaan kawasan contohnya dengan lebih teguh daripada [Stingray]," kata Smith. “Tetapi kami tidak cuba melakukan itu semua dengan seekor burung. Kami boleh menggunakan kuasa banyak satelit dalam buruj untuk meliputi kawasan yang sama dengan lebih cekap.”

EOI akan meneruskan model imejan sebagai-perkhidmatan. Unjuran kos keseluruhan burujnya yang lebih rendah mungkin membayangkan kos imejan yang lebih rendah dengan resolusi yang lebih baik daripada pesaingnya. Sifat sats kecil individunya juga memberikan kelebihan skala. Smith menganggarkan kos mereka adalah kira-kira 10% daripada kapal angkasa terbang tinggi pesaing mereka.

Itu menjadikan gunung huruf besar yang perlu didaki oleh EOI Space kurang curam berbanding rakan sebayanya. Ia juga merayu kepada kerajaan Smith menegaskan.

“Kami tahu mereka sangat berminat dengan apa yang kami lakukan. Mereka telah menyokong dan kami berharap pada satu ketika di sini untuk mendapatkan beberapa kontrak yang stabil. Kami bukan budak lagi. Kami lebih kepada seorang remaja yang bersedia untuk mendapatkan kunci kereta.”

Itu akan terbukti apabila Stingrays sampai ke angkasa Smith menambah, isyarat kemajuan fizikal dan psikologi. “Kerajaan biasanya tidak mempunyai banyak perkara untuk dibincangkan dengan anda sehingga anda berada di angkasa lepas. Kemudian ia adalah permainan yang berbeza.”

Perkara yang sama berlaku kepada bakal pelanggan komersial yang mungkin meminta pelbagai perkhidmatan melangkaui pengimejan optik dari perdagangan komoditi kepada keselamatan awam dan pemantauan infrastruktur tenaga. EOI telah melihat untuk memperluaskan keupayaan Stingraynya untuk menyepadukan penderia haba, radar dan lain-lain, mungkin disediakan oleh pembuat luar. Tetapi Smith menekankan bahawa syarikat itu akan terus fokus pada muatan optik untuk masa hadapan yang boleh dijangka.

Algoritma pengkomputeran tepi pari mungkin menarik minat pelanggan dan juga keupayaan buruj untuk "tip dan isyarat" sistem on-orbit lain, memproses dan menghantar data mereka terus kepada pelanggan.

Tetapi pengasas bersama syarikat mengatakan mereka tidak mahu mendahului visi awal mereka. Malah, ini adalah masa yang baik untuk pemula seperti EOI untuk hanya mengambil kesempatan daripada komoditi pelancaran yang telah dilakukan oleh SpaceX. Tanpa kos yang lebih rendah, banyak inovasi masih akan terkubur.

"Saya optimis tentang di mana kita berada sekarang," kata Smith. “Kami berada pada keseimbangan yang betul dalam teknologi canggih dan stabil.