Así es como solo cuatro satélites podrían proporcionar Internet en todo el mundo

 

Fotografía de la NASA

Un grupo de ingenieros cree que ha encontrado una forma más económica de utilizar satélites de gran altitud para ofrecer cobertura global

Por Neel V. Patel

Traducido Por L. Domenech

A pesar de lo que SpaceX y otras compañías sugieren con proyectos como Starlink, no se necesitan megaconstelaciones que comprendan miles de satélites, y todas las molestias que causan, para brindar cobertura global de Internet al mundo. Sabemos desde la década de 1980 que si está de acuerdo con conformarse con una conexión a una velocidad inferior a la de un jugador (un retraso de medio segundo), entonces es posible una cobertura mundial continua con una constelación de solo cuatro satélites colocados a una altitud mucho más alta.

Pero HughesNet y ViaSat, los proveedores de Internet por satélite más grandes del mundo que operan en estas órbitas, no ofrecen nada parecido a una cobertura global. Otras redes de satélites que proporcionan servicios de navegación y detección remota también están muy por debajo de ese estándar. ¿A que es debido? Como era de esperar, el gran obstáculo es el costo. Varios factores actúan para degradar la órbita de un satélite. Estos incluyen el arrastre natural, las perturbaciones en el campo de gravedad de la Tierra, la atracción gravitacional interferente del sol y la luna, e incluso la presión causada por la radiación solar. Para combatir estos problemas, se necesita una gran cantidad de propulsor en el satélite para estabilizar constantemente su órbita, una cantidad que generalmente duplica la masa del satélite. Los costos de fabricación, lanzamiento y operación son demasiado altos para el proyecto de los cuatro satélites.

Un nuevo estudio dirigido por ingenieros de The Aerospace Corporation y publicado en Nature Communications propone un enfoque contrario a la intuición que convierte estas fuerzas degradantes en unas que realmente ayudan a mantener estos satélites en órbita. Si funciona, significaría que solo cuatro satélites podrían proporcionar una cobertura global y continua por una fracción del costo.

Actualmente, las órbitas de estos satélites son elípticas y las fuerzas del sol y la luna crean inestabilidades que rompen la constelación con el tiempo. Patrick Reed, de la Universidad de Cornell, y sus colegas querían hacer las órbitas más circulares, permitiendo que los satélites pasaran con menos maniobras de propulsión y menores requisitos de propulsor. Y querían hacer esto de tal manera que los satélites pudieran proporcionar una cobertura casi global.

El equipo realizó simulaciones que analizaron qué tipos de configuraciones orbitales podían convertir mejor las fuerzas degradantes en unas que realmente fomentaran una órbita circular estable. Los casos en los que, por ejemplo, la gravedad del sol normalmente rompería la constelación, ahora podrían unir la constelación. Las simulaciones fueron para constelaciones de cuatro satélites que pasarían al menos 6.000 días (16,4 años en órbita).

Después de analizar las simulaciones utilizando la supercomputadora Blue Waters en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, el equipo encontró dos modelos que podrían funcionar. En uno, la constelación completa una órbita en un período de 24 horas, a una altitud de 22.000 millas, y alcanza una cobertura continua de aproximadamente el 86% del globo. El otro funciona en un período de 48 horas a una altitud de 42.000 millas y cubre el 95% del mundo. Las áreas que experimentaron interrupciones no enfrentarían más de unos 80 minutos de tiempo de inactividad al día.

Por supuesto, las velocidades de Internet serían más lentas debido al tiempo adicional que se necesita para enviar la señal desde una órbita mucho más alta. "Sin embargo, para la mayoría de las personas que utilizan sistemas de datos, es difícil percibir un retraso adicional de un cuarto de segundo, ya que hay muchos otros retrasos en las computadoras y las redes de datos", dice Roger Rusch, presidente de la consultora de telecomunicaciones TelAstra.

En estos sistemas, los satélites (cada uno con un peso de aproximadamente 1,2 toneladas) necesitarían aproximadamente un 60% menos de propulsor durante todo el período de 6.000 días que si estuvieran en órbita en configuraciones más convencionales, lo que podría reducir su masa en más de la mitad y hacerla mucho más fácil de construir y lanzar. También podría hacer espacio para instalar mejores sistemas de instrumentación y energía (los satélites de gran altitud necesitan más energía para enviar señales a la Tierra).

Reed dice que el trabajo fue motivado por el deseo de permitir que países o empresas más pequeños operen constelaciones que brinden una cobertura casi continua. El argumento es que con los costos bajos, sería más fácil para estos grupos construir, lanzar, operar y rastrear solo unos pocos satélites en una órbita más alta, en comparación con una constelación de miles en expansión en la órbita terrestre baja.

Expertos como Rusch son optimistas sobre los hallazgos del nuevo estudio: dice que los costos de capital y operativos de un sistema de satélites LEO son de tres a cinco veces más altos que los de un sistema de gran altitud con la misma capacidad. Los astrónomos y los expertos en desechos espaciales que están nerviosos por los efectos negativos de proyectos como Starlink también podrían apreciar el concepto.

Otros son un poco más cautelosos. Anton Dolgopolov, analista senior de la firma de análisis e ingeniería Bryce Space and Technology, señala que los sistemas LEO todavía tienen algunas ventajas poderosas; por ejemplo, les resulta más fácil garantizar la cobertura para las comunidades cercanas a los polos. Además, en una red compuesta por cientos o miles de satélites, no interrumpirá realmente el servicio si algunos no se inician o no funcionan correctamente. Y los satélites LEO pueden desorbitarse y reemplazarse mucho más rápidamente.

En otras palabras, los nuevos modelos son solo posibilidades teóricas, por interesantes que sean. En el mundo real, los obstáculos económicos y de ingeniería pueden debilitar las esperanzas de una solución fácil.

Este artículo se puede leer en su versión original en inglés en Medium/MIT Technology Review