Mejora de la viabilidad de las formaciones autoorganizadas de satélites pequeños
Los satélites utilizados para la comunicación, el posicionamiento y la observación de la Tierra han sido tradicionalmente grandes, complejos y caros. Sin embargo, esta situación está a punto de cambiar. Al igual que los ordenadores y los teléfonos, los satélites son cada vez más pequeños; algunos pesan solo 1 kg. Dado que los costes del lanzador son proporcionales a la masa del satélite, la miniaturización de los satélites ayuda a reducir los costes de la misión. Como resultado, estos satélites, conocidos como «picosatélites», podrían trabajar pronto en formación y complementar los satélites actuales más grandes y caros. En 2020, los investigadores del proyecto financiado con fondos europeos NetSat (Networked Pico-Satellite Distributed System Control) pondrán a prueba el primer control de una formación tridimensional autoorganizada del mundo por medio de cuatro picosatélites en órbita. Para conocer más sobre este avance, y lo que significa para el futuro de los servicios satelitales, nos reunimos con Klaus Schilling. Schilling es profesor y catedrático de Robótica y Telemática en la Universidad de Wurzburgo , además de coordinador de la subvención del Consejo Europeo de Investigación (CEI) para el Centro de Telemática, un instituto de investigación independiente de Wurzburgo (Alemania).
¿Cuál es el principal objetivo que el proyecto NetSat se propuso alcanzar?
Schilling: Se está produciendo un gran cambio de paradigma en la ingeniería de naves espaciales. Los satélites únicos, grandes y multifuncionales de hoy en día se están reemplazando por grupos de satélites pequeños. En un futuro próximo, en lugar de poner en órbita un gran satélite, en el espacio veremos un mayor número de satélites pequeños conectados en red y que cooperan. El potencial de las redes de sensores distribuidos en órbita con grandes distancias de base entre los satélites permitirá realizar mediciones de múltiples puntos y mejorar la caracterización del entorno espacial de nuestro planeta, así como la observación de la Tierra y las telecomunicaciones. Sin embargo, antes de que esto pueda suceder, debemos entender primero cómo conseguir que estos satélites pequeños trabajen en equipo, hacer que vuelen en formación y que se comuniquen y coordinen entre sí. De eso trata el proyecto NetSat: crear un demostrador de tecnología para probar la viabilidad de una formación de satélites pequeños que pueda servir de plataforma para experimentos científicos y, posiblemente, aplicaciones comerciales.
¿Qué se logrará durante la demostración en órbita?
Antes de la demostración, el proyecto se centró en el desarrollo de las tecnologías de control fundamentales necesarias para un vuelo en formación tridimensional. Por primera vez en la historia, la demostración en órbita validará esto mediante el control de los cuatro satélites en una formación autoorganizada. Actualmente, casi todos los sistemas multisatélite se utilizan como una constelación, y cada satélite se teledirige de forma individual desde un centro de control terrestre. Lo que intentamos conseguir es que los satélites trabajen en equipo, o vuelen en formación, con actitudes y posiciones relativas medidas e intercambiadas a través de enlaces entre satélites. Sobre esta base, se coordinarán las acciones de control para evitar colisiones y permitir geometrías óptimas para las tareas de observación concretas.
¿Por qué esta innovación marca un antes y un después?
El hecho de poder controlar un grupo de picosatélites y hacer que trabajen en equipo abre la puerta a multitud de aplicaciones innovadoras en el campo de la observación de la Tierra y las telecomunicaciones. Por ejemplo, al permitir la observación simultánea de determinadas zonas desde perspectivas diferentes, los sistemas de observación de la Tierra podrán generar innovadoras imágenes tridimensionales (3D) de la superficie y la atmósfera de la Tierra. También está la próxima www.telematik-zentrum.de/cloudct (misión CloudCT), que consiste en una formación de diez satélites pequeños que utilizará los principios de la tomografía computarizada para caracterizar el interior de las nubes como un medio de mejora de las predicciones climáticas.
¿Cómo ha hecho progresar el proyecto la tecnología de los picosatélites?
Para garantizar el funcionamiento seguro de un grupo de satélites cercanos entre sí, desarrollamos un sistema anticolisión autónomo. Esta característica, por ejemplo, ayudará a garantizar que estos satélites no colisionen con la cantidad espectacularmente creciente de desechos que flotan por el espacio. Muchas aplicaciones también necesitan que sus instrumentos o antenas de alta precisión apunten hacia una zona determinada y ser capaces de adaptar continuamente su orientación hacia un objeto observado para compensar su alta velocidad de movimiento. Para ello, desarrollamos unas ruedas de reacción en miniatura de bajo consumo de energía, diseñadas específicamente para proporcionar un nivel incomparable de precisión de giro para satélites muy pequeños. Lo más importante es que aplicamos un sistema adecuado de satélites pequeños. Cada uno de ellos pesaba solo 4 kg, pero seguían siendo capaces de estar completamente equipados con todos los subsistemas necesarios para las operaciones de formación. Entre ellos figuran un sistema de determinación y control de la actitud, un sistema de determinación de la órbita, un sistema de comunicaciones apto para comunicación entre los satélites y entre los satélites y la tierra, y una propulsión eléctrica para el control de la órbita y el mantenimiento de la formación.
¿Cuál será el legado NetSat?
El «software» y el «hardware» complejos e interdisciplinarios para grupos operativos de satélites pequeños desarrollados en el marco de NetSat ya están listos para su comercialización, prevista para junio de 2020. Este sistema fomentará las futuras aplicaciones distribuidas basadas en redes de sensores para nuevos métodos de observación de la Tierra. Esto, junto con los sistemas anticolisión, será el legado de NetSat.
¿Algún plan de cara al futuro después de NetSat?
Tras el éxito de la demostración en órbita de NetSat, el siguiente paso es aprovechar las capacidades de vuelo en formación logradas para misiones de aplicaciones innovadoras. Se han puesto en marcha varios proyectos que aprovechan el sistema NetSat en el contexto de la observación de la Tierra. Por ejemplo, la Misión de Observación Telemática de la Tierra (TOM, por sus siglas en inglés) utiliza una formación de tres satélites pequeños para generar imágenes 3D de la superficie de la Tierra por métodos fotogramétricos.
Países
Alemania