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ELETTRONICA OGGI 504 - SETTEMBRE 2022 42 POWER RAD HARD ICS Gli aspetti chiave nella competizione per i service provider e OEM per satelliti New Space Per competere con le soluzioni terrestri e catturare l’at- tesa quota di crescita della larghezza di banda Internet nei prossimi cinque o dieci anni, le soluzioni basate sullo spazio devono competere in termini di capacità, copertu- ra, latenza e costo complessivo rispetto alle soluzioni ter- restri. Per essere competitivi, la strategia chiave su cui le aziende di New Space si sono trovate a convergere è stata quella di schierare un gran numero di satelliti più piccoli e connessi in costellazioni a bassa orbita terrestre (LEO) e media orbita terrestre (MEO). La distribuzione di centinaia o migliaia di satelliti in orbite inferiori crea alcune sfide significative per i progettisti e sviluppatori di sistemi. Il costo di un satellite, compreso il costo di lancio, deve essere ridotto di almeno un ordine di grandezza rispetto ai satelliti geostazionari (GEO) e deep space per rendere questa soluzione economicamente pra- ticabile. [3] Per ottenere la riduzione dei costi è necessario aumentare la produttività per satellite oltre a ridurne sia le dimensioni che il peso. Allo stesso tempo, il numero di satelliti che possono essere dislocati non è illimitato, ed è anzi limitato da allocazioni governative internazionali; quindi, c’è un incentivo ancora più forte verso la massi- mizzazione della capacità di elaborazione di ciascun sa- tellite. Questi requisiti diametralmente opposti, che ri- ducono le dimensioni e il costo dei satelliti aumentando nelle attese le loro prestazioni, insieme alla condizione di ridotta esposizione alle radiazioni delle orbite più basse, creano diverse spinte nella progettazione, che differisce dalle classiche applicazioni spaziali. Nuovi driver e requisiti di progettazione New Space Un modo in cui gli sviluppatori stanno affrontando questo problema di progettazione è utilizzare capacità di elabora- zione onboard sempre più sofisticate. L’uso dei più recenti FPGA e ASIC ultra-deep-submicron che hanno esigenti requisiti di potenza, a bassa tensione e alta corrente sta diventando sempre più comune come sistema per massi- mizzare le prestazioni nel più piccolo spazio possibile. [4] La necessità di soluzioni più avanzate condiziona anche la durata delle missioni, perché con il miglioramento della tecnologia, le aziende dovranno aggiornare i satelliti più velocemente per sfruttare le offerte più recenti e migliori. La durata tipica della missione LEO e il tempo ottimale prima di un aggiornamento della tecnologia sono da tre a sette anni. Questa può essere una prospettiva costosa, e poiché avranno approvazione solo per quella quantità ele- vata di satelliti, le aziende dovranno sostituirli invece che aggiungerne altri. La durata ridotta delle missioni richiede anche una mentalità diversa quando si tratta di valutazioni del ti- me-to-market (TTM), riducendo i tempi tipici di sviluppo e ciclo di produzione, dai 7-10 anni alla metà o addirittura meno. La buona notizia è che le orbite più basse all’interno della cintura di Van Allen, insieme al profilo di missione più corto, riducono significativamente la capacità di resi- stenza alle radiazioni necessaria. Ciò a sua volta consente l’utilizzo di prodotti COTS-type, più sofisticati ma anche meno costosi grazie a livelli inferiori di tolleranza alle ra- diazioni richiesti per la missione. I requisiti TTM guidano ulteriormente il cambiamento. Gli sviluppatori stanno cercando di sviluppare utilizzan- do componenti modulari COTS-type aumentandone l’af- fidabilità, riducendone i tempi di qualificazione e testing e consentire cicli di progettazione molto più veloci e pre- vedibili. I requisiti TTM, insieme al volume di satelliti che gli OEM devono produrre, gravano maggiormente sulla capacità produttiva. I componenti modulari sono tipica- mente costruiti in ambienti di produzione moderni e sono robusti e scalabili a livello commerciale, il che contrasta con i componenti tradizionali space-grade che sono tipi- camente realizzati a mano in piccoli lotti per missioni che richiedono un numero inferiore di satelliti con un grado più elevato di resistenza delle radiazioni. Le power delivery networks (PDN) potenziate per il New Space Simile ad altri elementi dei sistemi satellitari, la mag- gior parte delle soluzioni DC-DC isolate e non isolate space-grade esistenti sono state sviluppate per missioni nello spazio più profondo e hanno un alto grado di affi- dabilità e tolleranza alle radiazioni. Pertanto, non sod- Per soddisfare la domanda mondiale di Internet, la larghezza di banda dovrà aumentare di almeno 20 volte. Più di 100.000 nuovi satelliti dovranno essere implementati nei prossimi dieci anni per raggiungere questo obiettivo e le soluzioni di potenza ad alta densità saranno satelliti integrati