HyperScout, de eerste miniatuur hyperspectrale beeldsensor in de ruimte om gegevens aan boord te verwerken
De HyperScout 1, de eerste miniatuur hyperspectrale beeldsensor voor de ruimte, heeft met succes bewezen dat het mogelijk is om verzamelde satellietgegevens aan boord te verwerken. Door de positie en oriëntatie van de satelliet te kennen weet het instrument waar de satelliet naar kijkt en kan het de gegevens interpreteren, waardoor het niet langer nodig is om de gegevens te downloaden. De HyperScout 1-camera, die in februari aan boord van de GOMX-4B-satelliet is gelanceerd, heeft zogenaamde Analysis Ready Data (ARD) geproduceerd en heeft hiermee met succes voor het eerst de workflow voor gegevensverwerking aan boord uitgevoerd.
Als een satelliet vanuit de ruimte opnames van de aarde maakt, lijkt het logisch om de gegevens te downloaden en op aarde te verwerken. Er is echter een grote verschuiving naar kleinere satellieten en instrumenten gaande zonder in te boeten aan beeldvormingscapaciteit. Het nadeel van deze CubeSat-systemen is hun beperking wat betreft gegevensverwerking en downlinkcapaciteit. Gelukkig is dit ook niet langer noodzakelijk. Het HyperScout 1-instrument, waarvan er een in februari met de GOMX-4B-satelliet is gelanceerd, heeft nu met succes aangetoond dat het mogelijk is om gegevens aan boord te verwerken, wat de benodigde downlinkcapaciteit vermindert.
"Met dit wapenfeit wordt het mogelijk om satellieten op een nieuwe manier in te zetten, waarbij de manier waarop we alle gegevens in de ruimte verwerken zou kunnen veranderen"
Alessandro Zuccaro Marchi, optisch ingenieur en technical officer van het Europees Ruimtevaartagentschap
“Wij hebben de hard- en software voor de HyperScout specifiek ontworpen om dit mogelijk te maken”, aldus Marco Esposito, de manager van de afdeling remote sensing van cosine, het bedrijf dat de HyperScout ontwikkelde.
Bavo Delauré, projectmanager bij het Belgische onderzoeksinstituut VITO, voegt hieraan toe:“De algoritmes zijn afgeleid van onze ontwikkelingen voor de PROBA-V-missie. De PROBA-V-gegevens worden echter op de grond in een groot datacentrum verwerkt, dus zijn de algoritmes aangepast voor gebruik aan boord van het CubeSat-instrument.” S&T Norway zette het algoritme om in boordsoftware die na de lancering naar de satelliet is geüpload. Het kostte het HyperScout-instrument ongeveer één minuut om de beelden in de ruimte om te zetten naar Analysis Ready Data. Het downloaden van de ruwe gegevens vanaf een nanosatelliet zou enkele weken geduurd hebben. Zelfs voor grotere en duurdere platformen kan de gegevensdownlink enkele uren duren. Marco Esposito van cosine legt uit: “De door de HyperScout gebruikte workflow voor verwerking aan boord maakt een verschuiving mogelijk in het gebruik van materieel in de ruimte door toepassingsspecifieke klanten realtime-informatie te leveren zonder dat de ruwe gegevens moeten worden gedownload.”
De HyperScout verwerkt de gegevens aan boord door te corrigeren voor de kromming van de aarde en de hoek waaronder de waarneming plaatsvond, zogeheten orthorectificatie, en bepaalt welke positie op de grond overeenkomt met de pixels in de camera, wat georeferentie heet. Er wordt ook gecorrigeerd voor de gevoeligheid van het instrument bij de verschillende golflengtes die worden waargenomen. Als deze informatie beschikbaar is, kunnen de beelden aan boord worden geanalyseerd. Deze nieuwe workflow voor gegevensverwerking stelt onze klanten in staat op elk moment nieuwe algoritmen aan boord te uploaden en analyses te maken als deze nodig zijn, bv. voor het detecteren van branden, overstromingen of noodzakelijke irrigatie.
Railroad Valley in Californië (VS). De valse-kleurenoverlay toont de Analysis Ready Data die de HyperScout aan boord heeft geproduceerd en klaar is voor interpretatie (bron: cosine, S&T)
Het eerste HyperScout 1-instrument is op 2 februari 2018 de ruimte in gelanceerd aan boord de nanosatelliet GOMX-4B van het Europees Ruimtevaartagentschap (ESA). De HyperScout is ontwikkeld door een internationaal consortium onder leiding van cosine met S&T, de TU Delft, VDL en VITO als partners. De ontwikkeling en lancering van de eerste HyperScout is gefinancierd door het GSTP-programma van ESA met bijdragen van de Nederlandse, Belgische en Noorse nationale ruimtevaartorganisaties (Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum, BELSPO en Norsk Romsenter).
Meer info: hyperscout.nl