Colocação de hardware de servidor, virtualmente executando aplicativos na nuvem e computação de ponta são conceitos familiares para o mundo do data center, mas a indústria espacial deseja aplicar essas ideias em modelos de negócios baseados em satélite.
Até recentemente, o hardware e o software dos satélites eram fortemente interligados e desenvolvidos para uma única função. A introdução de processadores de prateleira comerciais, software de padrões abertos e hardware padronizado está permitindo que as empresas reaproveitem satélites em órbita para diferentes tarefas, simplesmente carregando um novo software e permitindo o compartilhamento de um único satélite hospedando hardware para dois ou mais usuários.
Este conceito de “Espaço como Serviço” pode ser usado para operar hardware multilocatário em um modelo de micro-colocação ou oferecer capacidade de servidor virtual para computação “acima das nuvens”. Diversas startups espaciais estão integrando microdatacenters em seus projetos, oferecendo poder de computação para processar dados de imagens de satélite ou monitorar sensores distribuídos para aplicativos de Internet das Coisas (IoT).
OrbitsEdge planeja racks no espaço
A OrbitsEdge, com sede na Flórida, está adotando um modelo de data center em órbita, pegando servidores prontos para montagem em rack e fixando-os em um barramento de satélite (as cargas úteis de alojamento da estrutura).
“Somos ambos computação de ponta e data center”, disse Rick Ward, Diretor Técnico da OrbitsEdge . “Queremos colocar infraestrutura de computação de alto desempenho no espaço para processar dados, limpá-los, agregar dados de várias fontes e analisá-los. Somos aquela peça que faltava na infraestrutura para o espaço comercial.
O OrbitsEdge é capaz de se comunicar com outros satélites para coletar e processar seus dados, bem como realizar computação de borda aérea onde um data center tradicional não está disponível ou não está perto o suficiente. A empresa vê oportunidades em descarregar e armazenar dados de satélites de Observação da Terra, processando-os em imagens imediatamente utilizáveis e enviando os resultados diretamente para usuários finais em campo. Ele teve discussões com o Departamento de Defesa dos EUA, NASA e provedores de nuvem comercial sobre como esses recursos não tradicionais podem ser úteis para vários casos de uso na Terra, no espaço e na superfície de outros corpos celestes.
“É outro local para processamento de dados acima das nuvens”, disse Sylvia France, presidente da OrbitsEdge. “Há muito interesse em fintech, poder tomar decisões de compra / venda com base na contagem de carros em estacionamentos. Também estamos conversando com empresas de entretenimento, de turistas espaciais a empresas de realidade aumentada.”
O OrbitsEdge SatFrame é o barramento de satélite proprietário da empresa, com um rack de servidor padronizado de 19 polegadas com volume disponível para 5U de hardware. Os dois primeiros satélites Pathfinder SatFrame da empresa suportarão hardware de 18 polegadas de profundidade com designs de produção capazes de crescer para suportar hardware de tamanho completo de 36 polegadas.
Onboard Satframe-1 e Satframe-2 serão servidores HPE EL8000. Frank disse que configurações exatas de hardware ainda estão sendo feitas, com diferentes configurações a serem implementadas a bordo de cada satélite para testar e verificar várias CPUs e outros hardwares.
Embora a HPE tenha instalado um servidor a bordo da Estação Espacial Internacional, o ambiente de suporte humano é relativamente benigno em comparação com o que o OrbitsEdge precisa fazer. O suporte a servidores prontos no espaço exige que o SatFrame tenha um grande painel solar para gerar energia, baterias para manter o sistema funcionando quando estiver na sombra do planeta, controles térmicos para descarregar o calor do hardware operacional e proteção contra radiação cósmica e eventos de explosão solar.
Se for bem-sucedido, o OrbitsEdge pode ir além da órbita da Terra e chegar à Lua, Marte e em missões no espaço profundo. À medida que as distâncias aumentam, também aumentam os atrasos nas comunicações e a largura de banda é mais limitada. Sondas e humanos precisarão de computação no local para operações de veículos autônomos, processamento de visão e análise de dados brutos.
“Nosso plano inicial é começar na Órbita Terrestre Baixa e depois ir para a Órbita Terrestre Geossíncrona e locais cis-lunares”, disse Ward. “Possivelmente missões de superfície planetária em que estamos estáticos como parte de uma base ou habitat, mas também temos a capacidade de nos conectar a um veículo”.
Loft oferece ‘infraestrutura espacial como serviço’
A atratividade de compartilhar um satélite para reduzir os custos operacionais e agilizar a entrega dos serviços de produção está mantendo a start-up Loft Orbital de São Francisco muito ocupada, especialmente quando combinada com simplificações substanciais para os clientes na configuração e nas operações. Entre os clientes anunciados da Loft estão o programa Blackjack da DARPA, o especialista em geodados Fugro, a operadora de satélite europeia Eutelsat, o governo dos Emirados Árabes Unidos e as startups Orbital Sidekick e SpaceChain.
“Conceitualmente, a ideia da infraestrutura de computação operacional da AWS para terceiros é o que estamos fazendo pelo espaço”, disse o co-fundador e COO da Loft Orbital, Alex Greenberg. “Teremos nosso primeiro lançamento de satélite este ano e temos quatro missões em andamento. Estamos adicionando mais clientes muito rapidamente. ”
Enquanto o Loft Orbital normalmente oferece a opção de hospedar a carga útil de um cliente a bordo de seus satélites e controlá-la por meio de seu portal da web Cockpit, em alguns casos o Loft também desenvolverá ou comprará a carga útil, permitindo que o cliente se concentre em seus aplicativos.
“Na analogia do data center, somos a virtualização entre o data center e o hardware, estamos fornecendo Space Infrastructure as a Service”, disse Greenberg.
“Conceitualmente, a ideia da infraestrutura de computação operacional da AWS para outros é o que estamos fazendo pelo espaço.”
Co-fundador e COO da Loft Orbital, Alex Greenberg.
A bordo de seu primeiro satélite Yet Another Mission 2 (YAM-2), a Loft está fornecendo esse processo pronto para uso para o serviço IoT da Eutelsat. A Eutelsat está mais acostumada a operar grandes satélites de comunicações caros, em vez de construir e operar pequenos satélites. Faz sentido financeiro e comercial para a Loft fornecer a infraestrutura para o serviço de IoT via satélite da Eutelsat do que para a empresa entrar nesse campo do zero. As duas primeiras missões de satélite da Loft incluirão testes de prova de conceito para a futura constelação de IoT da Eutelsat.
“Estamos tirando o esforço do cliente, economizando tempo, recursos e dinheiro do cliente”, explicou Greenberg. “Mas também há muito mais do que isso. Estamos otimizando para simplicidade e velocidade, com nosso hub de carga útil atuando como uma camada de abstração entre a carga útil e o barramento de satélite. Tradicionalmente, muitos subsistemas precisam ser personalizados. Construir satélites e cargas úteis em baixos volumes significa que não há economias de escala.”
A Loft apostou com sucesso em ter um fluxo constante de clientes, comprando várias cópias de um ônibus de satélite – essencialmente um satélite barebones sem sensores – antes do tempo para obter descontos por quantidade e, em seguida, retirando o ônibus e conectando cargas úteis quando clientes suficientes estiverem alinhados para Encha.
“O resultado líquido é que tornamos a vida do cliente muito mais fácil”, disse Greenberg. “Deixamos o ônibus como está, não há necessidade de engenharia ou customização não recorrente. Nós os colocamos em órbita muito mais rápido, uma vez que não precisam fazer a engenharia e literalmente compramos o ônibus com bastante antecedência, colocando não apenas a carga útil e a fabricação do ônibus, mas também lançamos os cronogramas de aquisição e operações de missão em paralelo ”.
Outro recurso que o Loft oferece é uma carga útil definida por software, aproveitando os rádios definidos por software a bordo de seus satélites. Os clientes já estão usando o serviço, selecionando antena específica dependendo das frequências de rádio necessárias. O Loft pode compartilhar o uso de timeshare entre vários clientes para aplicações como IoT e pesquisas de espectro de RF.
Os planos futuros incluem processamento a bordo, com o Loft ingerindo dados de cargas úteis, como IoT e imagens, e então permitindo que os clientes usem o ambiente de computação de satélite para analisar seus dados a bordo, em vez de enviá-los para o solo.
Economia aprimorada para IoT impulsionada pelo espaço
Start-ups de Internet das Coisas por satélite (IoT) que se preocupam com o preço , como Lacuna Space e OQ Technology, estão adotando hospedagem de hardware e execução de tarefas virtualizadas em satélites de terceiros quando podem encontrar oportunidades utilizáveis, mas é difícil encontrar um ajuste perfeito para cada requerimento.
“A principal vantagem da hospedagem é financeira”, disse Rob Spurrett, CEO da Lacuna Space. “É simplesmente mais econômico compartilhar espaço com outras cargas porque, em princípio, as plataformas se tornam progressivamente mais baratas à medida que ficam maiores … Às vezes, há negócios de última hora em plataformas hospedadas onde um fornecedor de carga está atrasado ou cancelado, e podem ser ótimas pechinchas, mas difíceis de encontrar.”
Lacuna Space usa uma versão ajustada do protocolo LoRaWAN para coletar dados de dispositivos IoT em todo o mundo. Suas ‘primeiras cinco plataformas no espaço são uma mistura de satélites dedicados e pacotes de comunicação hospedados que compartilham espaço a bordo de outros satélites. Seguindo em frente, o Lacuna Space construirá e lançará 24 satélites dedicados porque o compartilhamento requer compromisso.
“Você tende a perder um certo grau de controle (ao compartilhar)”, afirmou Spurrett. “O desempenho da plataforma e da missão não é necessariamente impulsionado apenas por suas necessidades, mas por um compromisso em que a combinação das necessidades de todas as cargas úteis deve ser considerada … À medida que nossa constelação se torna mais complexa, o uso de plataformas hospedadas se torna mais complexo e logístico as dificuldades superam a economia de custos.”
A OQ Technology conduziu os primeiros testes de seu serviço NB-IoT baseado em 5G usando um satélite originalmente lançado pela GomSpace, com sede na Holanda. NB-IoT é a abreviação de Narrowband Internet of Things e é uma rede de longa distância de baixa potência para conectar dispositivos distribuídos. O satélite foi reconfigurado para se comunicar com os dispositivos NB-IoT no solo por meio do upload de um novo software desenvolvido pela OQ. Conforme a empresa avança, a OQ Technology planeja usar uma combinação de satélites existentes, cargas úteis hospedadas e seus próprios satélites para fornecer cobertura NB-IoT global.
Como o Lacuna Space, o OQ está usando o que está disponível, mas não há nenhum ajuste perfeito para compartilhar satélites. “Não escolhemos um, temos que usar o que está disponível e confiável, os investidores gostam quando você pode expandir e investir menos em hardware”, disse o fundador e CEO Omar Qaise. “Nem todo satélite tem a frequência e a potência certas de que precisamos, então, esperançosamente, no futuro haverá plataformas de ‘constelação como serviço’ suficientes com flexibilidade. Hoje não identificamos nenhum caso comercial da (OQ Technology), mas há muitas empresas prometendo isso.”
