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Architecture and design considerations of a mass memory module for small satellite platforms

Taddiken, Maike und Smith, Daniel und Bischoff, Ole und Flordal, Oskar und Persson, Mathias und Kollias, Vangelis und Pogkas, Nikos und Martone, Michele und Scheiber, Rolf und Gollin, Nicola und Jäger, Marc und Naghmouchi, Jamin und Bondesson, Carl und Spindeldreier, Christian (2024) Architecture and design considerations of a mass memory module for small satellite platforms. In: 2024 IAF Earth Observation Symposium at the 75th International Astronautical Congress, IAC 2024, Seiten 781-786. International Astronautical Federation (IAF). IAF Earth Observation Symposium, 2024-10-14 - 2024-10-18, Milan, Italy. doi: 10.52202/078362-0098.

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Offizielle URL: https://www.proceedings.com/078362-0098.html

Kurzfassung

The increasing number of satellites, particularly for Earth observation such as Synthetic Aperture Radar (SAR), requires efficient on-board data processing solutions due to limited downlink capacity. The EU Horizon Europe project SOPHOS aims to develop high-performance processing technologies focused on SAR applications in small satellites. In this paper we present the design of a high-performance Mass Memory Module (MMM) for this application. The SOPHOS system includes a Payload Processing Module (PPM), MMM, and Electronic Ground Support Equipment (EGSE) with a SAR instrument emulator and ground segment. The demonstrator uses 10Gb Ethernet for high rate payload data transfer and SpaceWire for command and control (C&C). Data can be stored in the MMM, processed in the PPM, or sent to ground, enabled by a routing function in the MMM for flexible data handling. For the PPM, Unibap’s SpaceCloud system, cutting-edge commercial off-the-shelf (COTS) components are considered, enabling high-volume in-orbit data processing. In contrast, the MMM uses qualified, radiation-tolerant devices for reliable long-term storage, representing a mixed-criticality approach in the design. To demonstrate the performance of the system, advanced SAR image formation processing and raw data compression algorithms are developed and optimized for the PPM. The MMM consists of three interconnected PCBs: Mass Memory Board (MMB), Interface and Processing Board (IPB), and Power Supply Board (PSB). The MMB includes Flash memory for non-volatile data storage with a capacity of up to 50Tbit EOL, utilizing 24x 8 Tbit NAND Flash devices in SLC mode, allowing for high data rates up to 10 Gbit/s. The IPB is centered around a radiation-tolerant Microchip RT Polarfire FPGA and includes DDR4-SDRAM for data buffering. It features high-speed data interfaces (4x10Gb Ethernet with optical transceivers) and command and control interfaces (2xSpaceWire). The IPB's design is adaptable to various interfaces based on customer needs. A soft-core LEON3FT CPU in the FPGA controls the MMM, running boot loader and application software for data management. The SpaceWire C&C interface includes heritage SpaceWire IP with a switchable nominal and redundant interface. The MMM also incorporates EDAC functionality for error detection and correction in memory storage. The PSB provides primary and secondary power conversion and overvoltage protection for the MMB and IPB. The three PCBs are stacked within dimensions of 132mm x 127 mm, achieved through high-density placement and routing and the average power consumption of the MMM is estimated at 20W, thus complying with the requirements for the application in small satellite platforms.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225786/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Architecture and design considerations of a mass memory module for small satellite platforms
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Taddiken, MaikeDSI Aerospace Technologie GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Smith, DanielDSI Aerospace Technologie GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bischoff, OleDSI Aerospace Technologie GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Flordal, OskarUnibap ABNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Persson, MathiasUnibap ABNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kollias, VangelisTeletel s.a.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pogkas, NikosTeletel s.a.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Martone, MicheleMichele.Martone (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4601-6599NICHT SPEZIFIZIERT
Scheiber, RolfRolf.Scheiber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6833-4897NICHT SPEZIFIZIERT
Gollin, NicolaNicola.Gollin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0477-3273NICHT SPEZIFIZIERT
Jäger, MarcMarc.Jaeger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9685-2977NICHT SPEZIFIZIERT
Naghmouchi, JaminUniversität zu LübeckNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bondesson, CarlUnibap ABNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Spindeldreier, ChristianDSI Aerospace Technologie GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2024
Erschienen in:2024 IAF Earth Observation Symposium at the 75th International Astronautical Congress, IAC 2024
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.52202/078362-0098
Seitenbereich:Seiten 781-786
Verlag:International Astronautical Federation (IAF)
Status:veröffentlicht
Stichwörter:mass memory, routing, small satellites
Veranstaltungstitel:IAF Earth Observation Symposium
Veranstaltungsort:Milan, Italy
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:14 Oktober 2024
Veranstaltungsende:18 Oktober 2024
Veranstalter :International Astronautical Federation (IAF)
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - SAR-Expert-Support-Lab
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme > SAR-Technologie
Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme > Satelliten-SAR-Systeme
Hinterlegt von: Scheiber, Dr.-Ing. Rolf
Hinterlegt am:22 Jul 2026 10:30
Letzte Änderung:22 Jul 2026 10:30

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