Exodus Orbitals が Docker を使用して衛星と宇宙のプロトタイピングを簡素化する方法

産業： 防衛・宇宙
場所：リッチモンドヒル、オンタリオ州、カナダ
会社: Exodus Orbitalsは、「satellite-as-a-service」プラットフォームを提供し、企業や開発者が宇宙で衛星アプリケーションをホストおよび実行できるようにします。同社はレンタル可能な衛星サービスを提供しており、ユーザーは高価なハードウェアを必要とせずに衛星ソフトウェアを開発、テスト、および展開できるため、参入障壁が低くなります。

ハイライト

• 開発期間を数年から数日に短縮: Docker と Exodus Orbitals は、オンボード処理用の衛星ソフトウェアの開発スケジュールを数年から数日に短縮し、Exodus Orbitals が機能的なアプリケーションを迅速にデプロイできるようにしました。
• 大幅なコスト削減: Docker は、テスト中に高価な衛星ハードウェアを使用する必要がなくなったため、開発コストを大幅に削減し、小規模なチームや独立した開発者にとって衛星開発にアクセスしやすくなりました。
• 専門家以外のアクセス: Docker のコンテナ化により、航空宇宙の専門知識を持たない開発者でも、機能的な衛星アプリケーションを作成できるようになりました。 このアプローチにより、宇宙イノベーションが民主化され、GIS、ML、その他の分野の専門家が効果的に貢献できるようになりました。

「Docker のおかげで、宇宙ソフトウェアではなく Web アプリを構築しているように感じられました。」— ハッカソン参加者

概要

エクソダス・オービタルズ 主な対象者には、GIS と機械学習 (ML) の経験を持つソフトウェア開発者が含まれます (航空宇宙の専門知識がなくても)。 通常、衛星ソフトウェア開発プロジェクトは 12 か月から 36 か月かかり、ミッションの進行状況とハードウェアの依存関係と密接に関連しています。 しかし、欧州宇宙機関(ESA)によって検証されたExodus Orbitalsのソフトウェア開発キット(SDK)とDockerのOSレベルの仮想化により、同社は開発スケジュールを桁違いに短縮し、宇宙技術イノベーションの状況を一変させました。

衛星業界のソフトウェア開発手法は、従来、多額の投資、深い技術的専門知識、および長い開発スケジュールを必要としていました。 Exodus Orbitals は、この課題を宇宙へのアクセスを民主化する機会と認識し、Docker テクノロジを使用して開発プロセスを効率化しました。 

衛星固有の複雑さを簡素化することで、専門家ではない開発者でも、搭載データ処理衛星ソフトウェアを迅速かつ効率的に構築、テスト、デプロイすることができました。 開発サイクルの短縮により、開発者は宇宙産業で実験やイノベーションを行う機会が増えます。

挑戦

宇宙開発のアクセスの難しさ

高コスト、技術的な障壁、および長い開発スケジュールは、従来、衛星ミッションの宇宙セグメント向けのソフトウェアの開発を特徴づけてきました。 このようなタイプのソフトウェアアプリケーションを構築してデプロイできるのは、専門のエンジニアリングチームと数百万ドルの予算を持つ大規模な組織だけです。 小規模な企業や独立した開発者にとって、衛星固有のハードウェアから軌道力学まで、複雑な知識が必要とされるため、この分野への参入はほぼ不可能でした。

地球観測衛星の機能へのアクセスを民主化することを使命とするExodus Orbitalsにとって、そのリスクは非常に高いものでした。 解決策がなければ、Exodus Orbitalsは、衛星業界をより広範な開発者コミュニティに開放できないリスクを冒すことになりました。 これでは、イノベーションが阻害され、保険や金融から農業やサプライチェーンのロジスティクス、メディアやサイバーセキュリティまで、複数の業界で進歩を加速させる可能性のある新しいアジャイルなアプリケーションの機会が制限されることになります。

さらに、従来のアプローチでは莫大な財政コストがかかり、多くの場合数百万ドルにも達し、タイムラインは数年に及びました。 合理化された開発プロセスの欠如は、小規模なチームが排除されることを意味し、業界全体の進歩は遅かった。

Exodus Orbitalsは、コストを削減し、タイムラインを短縮し、専門知識を持たない開発者が宇宙イノベーションに貢献できるように、衛星ソフトウェア開発を拡大するという明確な課題に直面していました。

ソリューション

Docker を使用した衛星ソフトウェア開発

衛星ソフトウェア開発をより身近なものにするという課題に直面した Exodus Orbitals は、プロセスを合理化するために、主要なコンテナ化プラットフォームである Docker を選択しました。 Docker のコンテナは、開発者を衛星特有の複雑さから保護する抽象化レイヤーを提供し、衛星ハードウェアや軌道力学の専門知識を必要とせずにアプリケーションの構築に集中できるようにしました。

ハッカソン

衛星ソフトウェア開発を簡素化する可能性を実証するために、Exodus Orbitalsは一連のハッカソンを開催しました。 これらのイベントは、衛星エンジニアリングの経験がない開発者が、これまで必要だった時間の何分の一かで完全に機能するアプリケーションを構築できるようにする Docker の能力を実際に証明する場となりました。

ハッカソンの参加者は、Docker のプラットフォームを使用して、地球観測画像やその他のデータを衛星に搭載されたコンピューター上で迅速かつ効果的に直接処理できるアプリケーションのプロトタイプを作成しました。 「最大の課題の 1 つは実際の衛星データの処理でしたが、Docker のおかげで、セットアップが簡単で、すべての参加者間で一貫した環境で作業できるようになりました」と参加者は述べています。

このソリューションは、次の 3 つのコア コンポーネントを中心に構成されています。

• コンテナ化: Docker コンテナを使用すると、開発者はアプリケーションを分離された環境にパッケージ化できるため、各アプリは異なるサテライト システムで一貫して実行できます。 このアプローチにより、構成とテストに費やす時間が大幅に短縮されました。
• 事前構築済みのテンプレート: Exodus Orbitalsは、衛星の状態を模倣した Dockerテンプレートのライブラリ を提供し、開発者が初期設定フェーズを省略できるようにしました。 これらのテンプレートには、衛星テレメトリ受信機、軌道計算ライブラリ、環境制御システムなどの重要なコンポーネントが含まれていたため、衛星固有の知識の必要性が軽減されました。 開発者は最小限のセットアップ時間でアプリケーションを起動でき、開発フェーズを数か月から数日に短縮できました。
• 仮想化テスト: 開発者は、サテライトの環境をローカルでシミュレートし、徹底的なテストを実行してから、サンドボックス環境を使用して実際のサテライトに直接デプロイできます。 「OpenCVライブラリとBFMatcherアルゴリズムを適用して、衛星画像から特徴を抽出し、差分を照合して結果を出力しました。 Docker のおかげで、これを効率的に実行することができました」と、ハッカソンの参加者の 1 人は述べています。

実装プロセスは単純明快でしたが、インパクトがありました。 開発者が衛星ハードウェアを理解する必要がなくなったため、Docker は専門家でなくても衛星ソフトウェアのイノベーションに貢献できるようになりました。 また、Exodus Orbitalsは、軌道上の衛星に展開する前に、アプリケーションを現地で開発およびテストできる、信頼性と効率的な展開パイプラインを確保しました。

開発期間の短縮により、宇宙技術は、複数の業界セクターの開発者の幅広いコミュニティにとって、好みのプログラミング言語で利用しやすくなりました。

開発プロセスには、通常、次の 3 つの主要なフェーズが含まれます。

• ハッカソン開発: アプリの初期バージョンは、Docker と Exodus Orbitals SDK を使用して、ハッカソンを通じてわずか数日で作成されます。
• 統合と検証:その後、アプリはExodus Orbitalsによって完成され、衛星ベンダーのプラットフォームに統合されるため、元の開発者から追加のコードは必要ありません。 このフェーズには 1〜3 か月かかります。
• ミッションの打ち上げと運用: 衛星ミッションのシェイクダウン アクティビティが完了すると、アプリの打ち上げとデプロイの準備が整います。

このアプローチにより、Exodus Orbitalsは従来の開発スケジュールを桁違いに( 10×も)短縮し、複数年にわたるプロジェクトをわずか数か月で済むプロジェクトに変えることができます。

これらのハッカソンは、Docker が参入障壁を下げ、開発者がわずか数日でソリューションを作成できることを強調しました。 Docker のコンテナ化を活用することで、Exodus Orbitals は、衛星画像や信号処理などの複雑なタスクでも、より広範なコミュニティがアクセス可能にできることを実証し、宇宙技術のイノベーションの新たな機会を切り開くことに成功しました。

主な利点

Exodus OrbitalsによるDockerの実装は、オンボード処理衛星ソフトウェアの開発方法を再形成するいくつかの重要な利点をもたらしました。

結果と結果

Docker の実装は、Exodus Orbitals 社にすぐにメリットをもたらし、衛星ソフトウェア開発プロセスを全面的に再構築しました。 かつては数年に及んでいた開発期間は、完全な宇宙ミッションでは 2〜3 か月に短縮され、ハッカソンを通じて最初のプロトタイプが数日で開発されました。 Exodus Orbitalsは、テスト中に高価なハードウェアを使用する必要がなくなり、開発パイプラインが簡素化されたことで、コストを桁違いに削減しました。

このアプローチは、OPS-SATミッションで欧州宇宙機関(ESA)とのパートナーシップで初めてテストされ、その有効性が実証されています。 現在、Exodus Orbitalsは、主要な業界パートナーでありハッカソンスポンサーと協力して、ハッカソンの勝者のアプリを運用可能な衛星プラットフォームに統合しています。

従来は数年かかっていたサテライトソフトウェアの構築とデプロイのプロセスが数日に短縮され、開発時間が 90%短縮されました。 実際のハッカソンでは、サテライトの経験がない開発者が、わずか 48 時間で完全に機能するアプリケーションを作成し、テストしました。 この迅速な開発サイクルにより、Exodus Orbitals は前例のないペースでイテレーションと作成を行うことができました。

Dockerの仮想環境を使用することで、Exodus Orbitalsはテスト中に高価な衛星ハードウェアの必要性をなくすことができました。 これにより、全体的な開発コストが推定 25%削減され、同社はさらなるイノベーションにリソースを再投資することができました。

Docker の移植性とコンテナ化により、Exodus Orbitals はさまざまな衛星プラットフォーム間でアプリケーションを簡単に拡張できるようになりました。 複数のチームが環境を再構成することなく並行して作業できるため、開発効率が 200〜300%向上しました。

Exodus Orbitalsが主催するハッカソンには、 50 人以上の開発者が参加し、Dockerの事前構築済みテンプレートを使用して衛星アプリケーションを構築しました。 「OpenCVとDockerを使用して、衛星画像を処理し、港湾エリアのコンテナをカウントするなどの変更を検出することができました」と参加者の1人は述べています。 サテライトエンジニアリングの経験がなかった多くの開発者は、アプリケーションの開発とデプロイの速さに驚きの声を上げました。

結論

Docker は、Exodus Orbitals の衛星ソフトウェア開発への取り組み方を根本的に変え、プロジェクトのタイムラインを数年から数日に短縮し、コストを 50% 削減しました。 Dockerのコンテナ化により、専門家でない開発者でも機能的なアプリケーションを構築・デプロイできるようになり、宇宙技術業界へのアクセスが拡大します。

Dockerは、Exodus Orbitalsが追加のハッカソンとデプロイメントを計画する中で、引き続き極めて重要な役割を果たします。 「私たちは衛星事業者と提携して、最終的にはこれらのアプリケーションを宇宙で実行し、ハッカソンのソリューションを実際の衛星展開に持ち込んでいます」と、Exodus OrbitalsのCEOであるDennis Silin氏は述べています。 Exodus Orbitalsは、衛星ソフトウェア開発を拡大することで、災害防止から気候変動モニタリングまで、より多くの業界が宇宙ベースのアプリケーションを現実世界に影響を与えるための扉を開いています。

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エクソダス軌道 ソフトウェア開発の専門知識を社内に持ち、宇宙からのさまざまなデータをすでに活用している企業、スタートアップ、学術チームとのパートナーシップを積極的に模索しています(例: 衛星画像) や、拡張衛星機能 (さまざまな機器、データ処理機能など) へのアクセスを希望しています。 もっと詳しく知りたいですか?

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