Opstart af satellitbilleder EOI Space har krydset Dødens Dal ved at flyve lavt

Da det modtog en AFWERX-pris for at udvikle små lavtflyvende billedsatellitter i 2020, blev Earth Observant, nu kendt som EOI Space, havde en håndfuld mennesker overbevist om, at det kunne komme ind på markedet for satellitbilleder. Nu har startup'et overbevist den japanske it-gigant, NTT DATO, kan det give næsten real-time ultra-høj opløsning billeder fra den ikke-så-høje jord.

For to uger siden annoncerede EOI Space en distributionsaftale med NTT DATA, der bringer rigt detaljerede billeder fra virksomhedens konstellation Very Low Earth Orbit (VLEO)LEO
) optiske billeddannende satellitter til kunder på det japanske marked. "Kunder" er i bund og grund en eufemisme for forsvars- og sikkerhedsslutbrugere af den japanske regering, den næststørste forbruger af kommercielle billeder til nationale forsvars- og sikkerhedsformål efter den amerikanske regering.

Oprindeligt vurderet til $70 millioner, er aftalen ikke kun et økonomisk skud på stammen for EOI Space, men en vigtig validering af dets produkt og strategi af en respekteret multinational, der handler på vegne af en af ​​USA's vigtigste allierede. Kombineret med afgørende kapital fra investorer, der er overbevist om potentialet i EOI Spaces VLEO-konstellation, har kontrakten transporteret det lavtflyvende selskab over den såkaldte Dødens Dal til foden, som det har en god chance for at bestige.

EOI Spaces forretningsmodel udnytter en teknologiidé, der har været diskuteret i et årti, men som ikke hidtil er blevet realiseret – at sende en masse små billeddannende satellitter op til relativt lave højder.

Stingray

Kernen i EOI's historie, da jeg først dækkede det i 2020 var dets tiltrækningskraft for det amerikanske luftvåben baseret på dets planer om at bygge et small-sat netværk i VLEO. Satellitter, der flyver i lav kredsløb om jorden (LEO), stiger typisk til en højde på 500 kilometer (310 miles) eller højere over jorden. EOI foreslog at flyve sine fugle i omkring 250 km (155 miles), en højde mere eller mindre i Jordens atmosfære.

Strategien kommer med nogle ulemper som aerodynamisk modstand, virkningerne af solvinde og stærk tyngdekraft, som er betydelige nok til at få et rumfartøjs kredsløb til at forfalde på mindre end fem år, hvilket kræver ændringer i traditionelle design. Men der er også reelle fordele.

At flyve i lavere højde forbedrer generelt opløsningen af ​​optiske sensorer, radiometrisk ydeevne (infrarød/mikrobølgesensorer) og geospatial nøjagtighed. At kredse lavt vil gøre det muligt for Stingray-satellitter at optage billeder i næsten realtid på 15 cm i høj opløsning. Det er en størrelsesorden bedre end de større, højere flyvende optiske satellitter fra førende kommercielle billedudbydere Maks , Airbus som tager billeder med en opløsning på maksimalt 30 cm.

Ud over meget høj opløsning så AFWERX potentiale i den distribuerede modstandsdygtighed i en lavtflyvende satellitkonstellation. Den nærhed, som VLEO giver, kan reducere den nødvendige nyttelaststørrelse (optisk, radar eller kommunikation) krav og dermed omkostningerne.

Hver Stingray vil være på den store side for en lille sat, der vejer cirka 330 kilo (728 lbs). Rumfartøjets krop eller "bussen" vil være to meter (6.5 ft.) lang og med sine solpaneler installeret, omkring fire meter i længden. På det, de er langt mindre og billigere end de fleste optiske billeddannende satellitter. Deres design – for en femårig levetid i 250 km højde – giver fleksibilitet til at genopbygge konstellationen på korte tidscyklusser med nye sensorer eller andre muligheder, og deres lave højde/lille størrelse gør det lettere at de-kredse dem.

Den første af de op til 60 Stingrays EOI, der planlægger at etablere sin konstellation, vil blive opsendt i januar 2024 som en del af en SpaceX rideshare-mission på en af ​​virksomhedens Falcon 9-raketter. Stingray vil udsendes fra Falcon på cirka 500 km og arbejde sig ned til sin VLEO-bane. Når den når dertil, vil den flyve med en standard firebånds multispektral (nær infrarød) optisk sensor fra en ekstern udbyder, som EOI vil integrere med sin bus.

Efterhånden som Stingrays gradvist lancerer og slutter sig til konstellationen (så mange som seks kan være i VLEO ved udgangen af ​​2024), planlægger EOI at integrere sin egen optiske nyttelast såvel som en forbundet GPU (grafikbehandlingsenhed) computerklynge og sit eget fremdriftssystem . "For os er det nøglen, at vi over tid bliver så vertikalt integrerede som muligt," siger EOIs medstifter og chief revenue officer, Paul Smith. ”På den måde undgår vi leveringstider. Lige nu er der år til halvandet år gennemløbstider for komponenter, der virkelig sætter dig tilbage. Det vil vi gerne undgå.”

EOI's indsats vil også undgå de forsinkelser i billedlevering, der følger med jordbehandlingsstationer ved at udføre en betydelig mængde billedbehandling (rå optiske billeddata skal behandles og formateres til brug) ombord på hver Stingray ved hjælp af edge computing-metoder i stedet for blot at sende rådata til en jordstation.

"Vores mål er at få [billeddataene] til at springe de traditionelle jordstationsbehandlingsstabler over," sagde Smith i 2020. "Vi vidste, at det var vigtigt, vi vidste ikke, hvor vigtigt det var. Men efter at have talt med luftvåbnet og hæren blev det ret klart, at det er deres grundlæggende ønske at få dataene hurtigere. Det er noget, de leder efter, at vi alle derude i rummet kan gøre.”

I kraft af sin VLEO-bane tikker Stingray-stjernebilledet endnu en boks - flyver under det stadig mere trafikerede, rumskrot-befængte LEO-kvarter over 500 km. I 2021 bekræftede Peter Beck, administrerende direktør for opstart af opsendelsestjenester, fra Rocket Lab, at det overvældende antal objekter i LEO gør det stadig sværere at finde en klar vej for raketter til at opsende nye satellitter. Raketterne "må prøve at væve sig op mellem disse [satellit] konstellationer," sagde Beck til CNN med henvisning til SpaceX's Starlink-satellitter.

Tiltrækningen ved en robust, lavtflyvende konstellation, der er i stand til at tage detaljerede billeder og sende dem hurtigt direkte til kunderne, var noget, EOI's grundlæggere satte deres chips på, da de grundlagde virksomheden i 2017.

Krydser dalen

"Vi er nået langt siden 2020," siger Smith. "Vi fik tilskuddet fra AFWERX og udførte alt det arbejde, der var forbudt, og lærte en masse om vores busdesign og optiske nyttelast."

SBIR-finansieringen (DoD Small Business Innovation Research) gjorde det muligt for startup'ets tre medstiftere at gå over til at arbejde på virksomheden på fuld tid, den slags udvikling af små virksomheder, som AFWERX og dets afgående direktør, oberst Nathan Diller, har forsøgt at inkuberet gentagne gange siden 2019.

Smith siger, at prisen ikke kun var nøglen til at fremme forskning, men for at give Earth Observant CEO og medstifter Christopher Thein pusterum til at koncentrere sig om at sikre Serie A-finansiering fra en engelinvestor. Virksomheden etablerede efterfølgende sit hovedkvarter i Louisville, CO, en forstad nord for Denver, der er kendt for sin koncentration af unge rumfartsvirksomheder og en beboerpulje af talent. EOI hyrede over 50 personer, styrkede sit design og erhvervede en lanceringsplads med SpaceX.

Hvad der ofte overses i den nu velkendte "Dødens dal" (opstartsrejsen mellem forsvar og rumfart fra indledende R&D til landing af en eventuel regeringskontrakt) er det potentielle skridt, som SBIR/STTR-tilskud giver spirende virksomheder i at tiltrække privat kapital. For EOI var den investering på 15 millioner dollars, som dens engel leverede, afgørende for at fremme virksomheden langt nok til at tiltrække NTT DATA.

"Jeg ved ikke, at vi ville have fået den A-runde, de engleinvestorer, hvis det ikke havde været for den amerikanske regeringskontrakt," erkender Thein. "Jeg ved ikke, om vi havde fået aftalen med NTT uden begge de tidligere ting."

Thein startede faktisk med at etablere et VLEO-satellitbilledfirma for et årti siden, men timingen var endnu ikke gunstig. "Selv inden for denne virksomheds [EOI] levetid, lagde jeg mærke til, at der, især i den amerikanske regering, var en følelse af, at dette ikke var muligt at gennemføre. Nu ser du flere programmer, der pop op, der gør præcis denne ting. Der er sket et mind-shift i at acceptere dette som en vej frem."

Der er muligvis ingen bedre støtte for Theins observation end den nylige etablering af SpaceX' nye nationale sikkerhedsforretningsenhed kaldet Stjerneskjold. Selvom detaljerne om, hvad der efter sigende er en forsvarsfokuseret opsendelses- og jordobservationskonstellationsvirksomhed er begrænsede, siger Elon Musks nye datterselskab, at det i første omgang vil fokusere på at udvikle jordbilledsensorer og satellitter. Hvis Starshield-konstellationen slutter sig til EOI Spaces Stingrays i VLEO, vil det ikke være en overraskelse.

Ved at acceptere at gøre forretninger med et lille amerikansk firma, anerkendte NTT DATA sandsynligvis skiftet i opfattelsen af ​​VLEO-satellitnetværk og en mulighed for at komme ind i stueetagen. Tallet på 70 millioner dollars i NTTs pressemeddelelse repræsenterer dets estimering af værdien af ​​salget af billederne, som det vil modtage fra EOI som en del af et eksklusivt køb af 8 millioner dollars før data til det japanske marked frem til 2028.

Ud over salgseksklusivitet giver aftalen NTT sikret adgang til at uddele Stingray-sats. Smith forklarer, at andre billedudbydernetværk nogle gange bliver omdirigeret fra kommercielle opgaver i regionen på grund af dens strategiske betydning og den hurtige information, som regeringer (USA/allierede) kan kræve i, hvad han kalder et "hårdt nabolag". Opgaveprioritet var en væsentlig drivkraft for aftalen og stiltiende anerkendelse af den værdi, som EOI's 15 cm-data vil have.

Kontrakten repræsenterer også acceptabel, ja endda ønskværdig international investering i en arena, hvor den amerikanske regering er særligt følsom over for udenlandske penge. NTT havde tilstrækkelig tillid til EOI Space til at tage en mindre aktiepost (ca. 3 procent) svarende til yderligere $2 millioner i investering i sidstnævnte.

EOI's grundlæggere modstod fristelsen til at tage russisk eller anden udenlandsk finansiering, da de krydsede Dødens Dal af patriotiske og sunde langsigtede forretningsmæssige årsager. Det kan have krævet, at de arbejdede hårdere, men det sætter scenen for en fremtid, hvor EOI håber, at det amerikanske efterretnings- og forsvarsinstitut bliver en stor kunde.

EOI har gjort en indsats for at omgå udenlandske ejerskabsinvesteringsproblemer med det, det kalder sit Global Alliance-program, i det væsentlige et program for præ-datakøb foretrukken kunde med nogle af funktionerne i NTT-aftalen, som kunne generere den pengestrøm, den har brug for for at accelerere sin ekspansion uden at aflevere egenkapital til offshore-enheder.

Fremtidsbilledet fra oven

Chris Thein mindede mig om, at på trods af langsomme ændringer på markedet for satellitbilleder, forbliver det domineret af nationalstater, hvis forsvars- og efterretningsefterspørgsel udgør 55 % af markedet, mens resten er en blanding af kommercielle, nødberedskab, videnskabelige og andre kunder.

Airbus og Maxar dominerer markedet for forsvarsbilledbehandling med en andel på over 50 %. "De har ikke flest satellitter oppe," siger Thein, "de har satellitter med den højeste opløsning." Krigen i Ukraine har vist regeringer og almindelige mennesker kraften i billeder, han tilføjer, hvilket understreger den potentielle efterspørgsel efter EOI's 15 cm-kapacitet.

Mens Airbus og Maxar har de mest sofistikerede og adrætte billedsatellitter i luften i øjeblikket, er de også de dyreste. EOI's strategi er anderledes. I stedet for at udnytte nogle få meget dyre, meget dygtige indsatser, vil den drage fordel af mindre udsøgte, mindre manøvredygtige fugle koncentreret i lave synkrone baner med varieret hældning, der tilbyder forskellige udsigtspunkter og øgede genbesøgshastigheder.

"En individuel Maxar- eller Airbus-satellit kan for eksempel lave områdekortlægning meget mere robust end [en Stingray] kan," siger Smith. "Men vi forsøger ikke at gøre det hele med én fugl. Vi kan bruge kraften fra mange satellitter i en konstellation til at dække de samme områder mere effektivt."

EOI vil forfølge en imagery as-a-service model. De lavere forventede samlede omkostninger ved dens konstellation indebærer sandsynligvis lavere billedomkostninger med bedre opløsning end konkurrenterne. Naturen af ​​dens individuelle små sats giver den også en skaleringsfordel. Smith anslår, at deres omkostninger er cirka 10% af deres konkurrenters avancerede højere flyvende rumfartøjer.

Det gør det bjerg med store bogstaver, som EOI Space har brug for for at bestige, mindre stejlt end sine jævnaldrende. Det appellerer også til regeringen, bekræfter Smith.

"Vi ved, at de er meget interesserede i det, vi laver. De har været støttende, og vi håber på et tidspunkt her at få nogle faste kontrakter. Vi er ikke et barn længere. Vi er mere en teenager, der er klar til at få bilnøglerne.”

Det vil være tydeligt, når Stingrays kommer til rummet, tilføjer Smith, et fysisk og psykologisk signal om fremskridt. ”Regeringen har typisk ikke så meget at tale med dig om, før du er i rummet. Så er det et andet spil.”

Det samme gælder for potentielle kommercielle kunder, som kan anmode om en række tjenester ud over optisk billedbehandling lige fra råvarehandel til offentlig sikkerhed og overvågning af energiinfrastruktur. EOI har kigget på at udvide sine Stingray-kapaciteter til at integrere termiske, radar- og andre sensorer, sandsynligvis leveret af eksterne producenter. Men Smith understreger, at virksomheden vil forblive fokuseret på optiske nyttelaster i en overskuelig fremtid.

Stingray edge computing-algoritmer kan være af interesse for kunder, ligesom konstellationens evne til at "tip and cue" andre on-orbit-systemer, behandle og sende deres data direkte til klienter.

Men virksomhedens medstiftere siger, at de ikke ønsker at komme foran deres oprindelige vision endnu. Faktisk er det et godt tidspunkt for startups som EOI blot at drage fordel af den kommodisering af lanceringen, som SpaceX har gjort mulig. Uden sådanne lavere omkostninger ville en masse innovation stadig være begravet.

"Jeg er optimistisk med hensyn til, hvor vi er lige nu," siger Smith. "Vi er på den rigtige balance mellem banebrydende og stabil teknologi.