Romfartselektronikk:
Samarbeider om rominstrument
IDEAS har utviklet en avansert ASIC for å lese ut infrarøde bildesensorer i rommet. Nå samarbeider de med EmLogic om en FPGA- basert løsning for å håndtere de store datamengdene som skal overføres.
Vi har jobbet i lang tid med utviklingen av denne ASICen, som vi har kalt NIRCA MkII, sier Gunnar Mæhlum i IDEAS, som kan fortelle at man nå nærmer seg fullført romkvalifisering av brikken. Den er allerede tilgjengelig i prøveversjoner og med evalueringssett. IDEAS har 30 års erfaring med utvikling av utlesningskretser (ROIC) for bilde- og strålingsdetektorer, instrumentmoduler og annen elektronikk for bruk i rommet, og er med på over 25 rominstallasjoner.
Høyt integrert ASIC
NIRCA MkII er en applikasjonsspesifikk integrert krets (ASIC) for utlesing av såkalte infrarøde fokalplanmatriser (FPA) for jordobservasjoner fra rommet. Den utgjør i praksis et integrert grensesnitt mellom en bildesensormatrise med analoge utganger, og en masterkontroller
(f.eks. en FPGA). Kretsen skal blant annet bidra til å redusere størrelse, vekt og effektforbruk for infrarøde sensorsystemer, ved å integrere alle nødvendige funksjoner på én enkelt brikke. I noen tilfeller kan brikken erstatte en hel elektronikkmodul.
Store datamengder
De 16-bits digitaliserte sensordataene sendes ut via et høyhastighets, 9 x 480 Mbps serielt LVDS grensesnitt. Her kommer samarbeidet med EmLogic inn i bildet. – Det er snakk om store datamengder, så her må vi ha støtteelektronikk rundt denne kretsen som kan håndtere kommunikasjonen med omverdenen. Gjennom et ESA-støttet prosjekt har vi knyttet til oss EmLogic som underleverandør for å ta frem en slik løsning, fremholder Mæhlum. – Det er et stort prosjekt, og det var naturlig for oss å gå til de beste i Norge, legger han til.
Satser på romteknologi
Salgsdirektør Morten Falch Rustestuen i EmLogic setter pris på skryten. – Romteknologi er faktisk det eneste feltet vi har spesielt definert som et satsingsområde. For tiden opplever vi da også å få mange romrelaterte henvendelser – både fra inn- og utland, sier han. – Vi deltar i romorganisasjoner som Norwegian Space Cluster og NIFRO, og setter stor pris på samarbeidet med Romsenteret og selvsagt ESA, understreker Rustestuen.
Utviklingsprosjekt
ESA har i hovedsak to like prosesser for å delta i prosjekter; Den ene er tradisjonelle anbud, der de velger en leverandør, den andre er mer åpne teknologiutviklingsprosjekter, som dette. – Her er det uansett viktig å ha et kommersielt mål i sikte. Det kan typisk omfatte maskinvare, programvare og fastvare som kan benyttes i flere satellitter, men det er også viktig at teknologien kan ha en alternativ, potensiell anvendelse på bakken, forklarer Mæhlum. – Målet er derfor å komme ut av FoU-fasen og gjennomføre en kommersiell leveranse.
Ombord-prosessering
Med flere NIRCA-kretser med kapasitet på mer enn 4 Gb/s hver, blir det som nevnt mye data som skal prosesseres. Og helst skal mest mulig prosesseres om bord i satellitten for å kunne utnytte en begrenset datarate til Jorden. – Til å begynne med bygget vi en FPGA-løsning på et breadboard for å vise at ting fungerer, og at vi er i stand til å sende dataene videre, forteller prinsipalutvikler Åsmund Braathen i EmLogic.
Protokolluavhengig
– Vi ønsker å lage et system som kan være uavhengig av ulike kommunikasjonsprotokoller i ulike satellitter, og som kan brukes til litt forskjellig. Først må vi lage et grensesnitt fra NIRCA-modulen til FPGA, og videre fra FPGA – der har vi ikke bestemt om vi skal bruke kommersiell IP som kan tilpasses, eller gå for gratis IP som er tilgjengelig gjennom ESA, fremholder Braathen. Det er en pågående diskusjon om ulike kommunikasjonsprotokoller i satellitter. I mindre satellitter er f.eks. Ethernet høyst aktuell.
Strålingsherdet
For elektronikken som skal opp og fly er det selvsagt nødvendig å bruke strålingsherdete komponenter. Der er ikke utvalget av FPGAer all verden, selv om det er kommet til enkelte nyere utfordrere, slik som franske Nanoexplore. IDEAS har etter alt å dømme falt ned på en mer etablert leverandør. Ikke minst fordi det også er et mål å åpne for flere brukstilfeller, noe som innebærer et bredere utvalg av FPGAer med andre kvalifiseringsnivåer (og lavere pris).
ESA viktig
– Det er kostbart å komme i gang med prosjekter til romfartsmarkedet. Derfor er det viktig at ESA bidrar til at slike prosjekter kommer i gang, som i dette tilfellet, sier Braathen. Nå ser man frem til at de neste fasene, som inkluderer en utviklingsmodell og «pre-flight» modell, vil være ferdigstilt i løpet av 2. kvartal neste år. Etter det kan mulighetene åpnes for å testfly med en satellitt. Ifølge Mæhlum kan en kvalifisert nyttelast være innen rekkevidde i 2027.
