Edge-Computing im Weltraum für schnellere Erkenntnisse aus der Erdbeobachtung
Satelliten für die Erdbeobachtung (EO) können hochauflösende Aufnahmen von Luft, Land und Meer über einen breiten Bereich des sichtbaren und elektromagnetischen Spektrums erfassen, die mit immensen Datenmengen einhergehen. Dies ermöglicht zwar die potenzielle Überwachung von Waldbränden, Verfolgung des Wetters, Landbewirtschaftung und vieles mehr, doch die gewünschten Erkenntnisse liegen in riesigen Mengen an Rohdaten verborgen. „Bevor EO-Daten verarbeitet werden können, müssen sie vom Satelliten im Weltraum zurück auf die Erde gesendet werden, was Stunden dauern kann“, erklärt Adèle Hankache, Spezialistin für Microservices und in der Cloud beheimatete Architektur bei Thales Alenia Space(öffnet in neuem Fenster) in Frankreich. Diese Übertragungsverzögerung führt zu Engpässen, die den Wettbewerb um Download-Bandbreite verschärfen und unsere Möglichkeiten zur Nutzung von Satellitendaten einschränken. Hier setzt Projekt ORCHIDE(öffnet in neuem Fenster) an. Mithilfe eines Edge-Computing-Ansatzes für den Weltraum hat sich das Projekt – ein Konsortium aus vier Partnern in Frankreich, Polen und Rumänien – das Ziel gesetzt, den EO-Engpass zu beseitigen, indem Daten direkt bei der Erfassung an Bord der Satelliten verarbeitet werden. „Durch die direkte Datenverarbeitung im Weltraum können wir die zur Erde zu übertragende Datenmenge reduzieren und die Reaktionszeiten für zeitkritische Anwendungen verbessern, während gleichzeitig die technologische Autonomie und Wettbewerbsfähigkeit Europas im Weltraumsektor gestärkt wird“, sagt Hankache, der Koordinator des Projekts.
Leichtes, sicheres Unikernel-Design
Das Herzstück des Projekts ist eine KI-fähige bordeigene Orchestrierungsplattform für die autonome, sichere und energieeffiziente Datenverarbeitung in der Umlaufbahn. Das Unikernel-basierte System unterstützt die leichten Betriebssysteme, die im Zuge der Umstellung von Satelliten auf vielseitige, softwaredefinierte Geräte immer mehr gang und gäbe sind. „Da unsere Plattform software- und hardwareunabhängig ist, arbeitet sie losgelöst von den zugrunde liegenden Technologien und ist somit mit heterogenen Edge- und Weltraumplattformen kompatibel“, erklärt Hankache. Das Software-Entwicklungskit (SDK) des Projekts – eine Reihe von Diagnose- und Anwendungstools – wird am Boden für die jeweilige Anwendungsentwicklung, -zusammenstellung und -vorbereitung zur Ausführung an Bord von Satelliten genutzt. Diese Tools ermöglichen zudem eine gemeinsame Nutzung über einen App-Marktplatz. Im Zuge des Projekts wurde eine Simulationsumgebung entwickelt, welche vor der Bereitstellung die Erprobung und Validierung des Bordsystems und der Endnutzungsanwendungen ermöglicht, um Entwicklungsrisiken zu reduzieren und die Einführung von Edge-Computing-Technologien für den Weltraum noch einfacher zu gestalten.
Effizientere und reaktionsschnellere Erdbeobachtungsdienste
Nach der Bereitstellung kann die Orchestrierungsplattform von der Überwachung der Meere über Cloud-Dienste bis hin zur Brandentdeckung sämtliche der in dem SDK enthaltenen und vorbereiteten Anwendungsfälle unterstützen. Die von Grund auf sicher konzipierte ORCHIDE-Plattform ermöglicht eine dynamische Verwaltung von Diensten, Bordressourcen sowie Aufgabenprioritäten. Rohbilddaten werden bereits im Satelliten verarbeitet, und nur aussagekräftige Ergebnisse werden zur Erde gesendet, so dass Erkenntnissen deutlich schneller bereitgestellt werden können. „Unsere Plattform macht Satellitensysteme und -dienste noch effizienter und reaktionsschneller – dies ist insbesondere für Umweltüberwachungs- und Notfallmissionen wichtig ist, bei denen jede Sekunde zählt“, lautet das Fazit von Hankache. Das ORCHIDE-Projekt wurde im Mai 2026 abgeschlossen. Seitdem haben sich neue Partner dem Konsortium angeschlossen, um die wichtigsten Ergebnisse des Projekts im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ORION weiterzuentwickeln.
