Los satélites Starlink de SpaceX podrían dificultar el bloqueo de la navegación del Ejército de EE. UU.

 

                                                                       Vista de la tierra desde Starlink de SpaceX

Una nueva investigación muestra que la red de banda ancha de Elon Musk podría funcionar como una alternativa al GPS

Por Mark Harris

Traducido por L. Domenech

28 de septiembre de 2020

SpaceX ya ha lanzado más de 700 satélites Starlink, y miles más estarán en línea en los próximos años. Su misión principal es proporcionar Internet de alta velocidad prácticamente en todo el mundo, extendiéndolo a muchas ubicaciones remotas que hasta la fecha han carecido de un servicio confiable.

Ahora, una investigación financiada por el Ejército de los EE UU ha llegado a la conclusión de que la creciente megaconstelación podría tener un propósito secundario: duplicarse como una alternativa de bajo costo, altamente precisa y casi inalcanzable al GPS. El nuevo método utilizaría los satélites Starlink existentes en órbita terrestre baja (LEO) para proporcionar servicios de navegación casi globales.

En un artículo no revisado por pares, Todd Humphreys y Peter Iannucci, del Laboratorio de Radionavegación de la Universidad de Texas en Austin, afirman haber diseñado un sistema que utiliza los mismos satélites, aprovechando las señales GPS tradicionales, para ofrecer una precisión de ubicación de hasta 10 tiempos tan buenos como el GPS, en un sistema mucho menos propenso a las interferencias.

Señales débiles

El Sistema de Posicionamiento Global consiste en una constelación de alrededor de 30 satélites que orbitan a 20.000 kilómetros sobre la Tierra. Cada satélite emite continuamente una señal de radio que contiene su posición y la hora exacta desde un reloj atómico muy preciso a bordo. Los receptores en tierra pueden comparar el tiempo que tardan las señales de varios satélites en llegar y calcular su posición, normalmente a unos pocos metros.

El problema con el GPS es que esas señales son extremadamente débiles cuando llegan a la Tierra y se ven fácilmente abrumadas por interferencias accidentales o por guerras electrónicas. En China, misteriosos ataques de GPS han "posicionado" barcos en ubicaciones falsas, mientras que las señales de GPS se bloquean regularmente en el Mediterráneo oriental.

El ejército de Estados Unidos depende en gran medida del GPS. El año pasado, el Comando de Futuros del Ejército de EE UU, una nueva unidad dedicada a modernizar sus fuerzas, visitó el laboratorio de Humphreys para hablar sobre una startup llamada Coherent Navigation que él había cofundado en 2008. Coherent, cuyo objetivo era utilizar señales de los satélites Iridium como una alternativa aproximada a GPS, y que fue adquirido por Apple en 2015.

“Me dijeron que el Ejército tiene una relación con SpaceX [firmó un acuerdo para probar Starlink para mover datos a través de redes militares en mayo] y me interesaría hablar con SpaceX sobre el uso de sus satélites Starlink de la misma manera que usé estos viejos Satélites Iridium? Dice Humphreys. “Eso nos consiguió una audiencia con gente de SpaceX, a quienes les gustó, y el Ejército nos dio un año para investigar el problema”. Futures Command también proporcionó varios millones de dólares en fondos.

El concepto de utilizar satélites LEO para la navegación no es nuevo. De hecho, algunas de las primeras naves espaciales estadounidenses lanzadas en la década de 1960 fueron satélites de tránsito que orbitaban a 1.100 kilómetros, proporcionando información de ubicación para los barcos y submarinos de la Armada. La ventaja de una constelación LEO es que las señales pueden ser mil veces más fuertes que el GPS. La desventaja es que cada satélite solo puede servir a un área pequeña por debajo de él, por lo que una cobertura global confiable requiere cientos o incluso miles de satélites.

Actualizar y mejorar

Construir una red completamente nueva de satélites LEO con relojes ultraprecisos sería una empresa costosa. La startup del Área de la Bahía, Xona Space Systems, planea hacer precisamente eso, con el objetivo de lanzar una constelación de al menos 300 satélites Pulsar durante los próximos seis años.

La idea de Humphreys e Iannucci es diferente: usarían una simple actualización de software para modificar los satélites de Starlink de modo que sus capacidades de comunicación y las señales de GPS existentes pudieran proporcionar servicios de posición y navegación.

Afirman que su nuevo sistema puede incluso, de manera contradictoria, ofrecer una mayor precisión para la mayoría de los usuarios que la tecnología GPS en la que se basa. Esto se debe a que el receptor GPS de cada satélite Starlink utiliza algoritmos que rara vez se encuentran en los productos de consumo, para identificar su ubicación en unos pocos centímetros. Estas tecnologías explotan las propiedades físicas de la señal de radio GPS y su codificación para mejorar la precisión de los cálculos de ubicación. Esencialmente, los satélites Starlink pueden hacer el trabajo computacional pesado para sus usuarios a continuación.

Los satélites Starlink también son esencialmente enrutadores de Internet en el espacio, capaces de alcanzar 100 megabits por segundo. Los satélites GPS, por otro lado, se comunican a menos de 100 bits por segundo

"Hay tan pocos bits por segundo disponibles para las transmisiones GPS que no pueden permitirse incluir datos nuevos y muy precisos sobre dónde están realmente los satélites", dice Iannucci. "Si tiene un millón de veces más oportunidades de enviar información desde su satélite, los datos pueden estar mucho más cerca de la verdad".

El nuevo sistema, que Humphreys llama navegación LEO fusionada, utilizará cálculos instantáneos de órbita y reloj para ubicar a los usuarios dentro de los 70 centímetros, estima. La mayoría de los sistemas GPS en teléfonos inteligentes, relojes y automóviles, a modo de comparación, solo tienen una precisión de unos pocos metros.

Pero la ventaja clave para el Pentágono es que la navegación LEO fusionada debería ser significativamente más difícil de bloquear o falsificar. No solo sus señales son mucho más fuertes a nivel del suelo, sino que las antenas para sus frecuencias de microondas son aproximadamente 10 veces más direccionales que las antenas GPS. Eso significa que debería ser más fácil captar las verdaderas señales del satélite en lugar de las de un bloqueador. "Al menos esa es la esperanza", dice Humphreys.

Según los cálculos de Humphreys e Iannucci, su sistema de navegación LEO fusionado podría proporcionar un servicio de navegación continuo al 99,8% de la población mundial, utilizando menos del 1% de la capacidad de enlace descendente de Starlink y menos del 0,5% de su capacidad energética.

“Creo que esto podría conducir a una solución más sólida y precisa que el GPS solo”, dice Todd Walter del Laboratorio de GPS de la Universidad de Stanford, que no participó en la investigación. "Y si no tiene que modificar los satélites de Starlink, sin duda es una forma rápida y sencilla de hacerlo".

La tecnología de navegación tampoco se limita a los satélites de SpaceX. La constelación de OneWeb en quiebra que está comprando el gobierno del Reino Unido también podría servir como un sistema de navegación de cosecha propia, dice Iannucci, "aunque Starlink está en la primera posición en este momento".

Sin embargo, la navegación LEO fusionada tiene sus inconvenientes. No se espera que la megaconstelación inicial de Starlink opere por encima de los 60 grados de latitud, lo que significa que los residentes de Helsinki podrían perderse sus beneficios, al igual que los soldados en cualquier futura región ártica o antártica en disputa.

Usar el sistema en tierra también significaría depender de la propia antena Starlink de SpaceX, descrita por el CEO Elon Musk como un OVNI en un palo, y probablemente muy costoso, en lugar de chips GPS baratos que pueden caber en teléfonos inteligentes y relojes. Cualquier futuro servicio de navegación LEO fusionado, a diferencia del GPS, también tendría un precio significativo, sobre todo porque SpaceX necesita comenzar a ver un retorno de su enorme inversión en Starlink. Por estas razones, no todo el mundo cree que sea el camino a seguir.

“Observamos este enfoque hace mucho tiempo, y ni las capacidades comerciales ni las técnicas realmente tenían sentido, por eso estamos trabajando en una constelación independiente”, dice el CEO de Xona, Brian Manning.

Ni el Comando de Futuros del Ejército de EE. UU. Ni SpaceX respondieron a las solicitudes de comentarios, pero los investigadores de UT esperan que Musk vea el valor de la nueva tecnología. "Existe un potencial aquí para cambiar realmente la navegación en todo el mundo", dice Iannucci.

Este artículo sepuede leer en subversión original en inglés en MIT- Technology Review