Mikel Laso y Pablo Padilla
Presidente del Comité Nacional Español de URSI; Secretario general del Comité Nacional Español de URSI.
El extenso ecosistema español de I+D sobre radio-ciencia
Los ámbitos de interés de la ciencia de las ondas de radio son muy amplios y este artículo presenta solo algunas de las líneas de I+D más activas en la actualidad en universidades y centros de investigación de nuestro país. El Comité Nacional Español de la Unión Científica Internacional de Radio (URSI) es el foro de encuentro de la radio-ciencia en España y promociona y difunde la investigación en cualquiera de sus campos.
La Unión Científica Internacional de Radio (o URSI, del francés Union Radio-Scientifique Internationale), es una organización no gubernamental y sin ánimo de lucro responsable del estímulo y la coordinación, a escala internacional, de estudios, investigaciones, intercambios científicos y comunicación en los campos de la ciencia relacionados con las ondas de radio.
URSI-España es el Comité Nacional de representación de URSI en nuestro país. La primera Asamblea General de URSI tuvo lugar en 1922 y, ese mismo año, España se adhirió a la Unión. La radio-ciencia española ha tenido una destacada producción científico-técnica y presencia en todas las actividades de esta organización, especialmente desde 1980, y en sus tres grandes congresos internacionales.
Uno de ellos, el URSI Atlantic Radio-Science Meeting, es el mayor evento sobre radio-ciencia en la región del Atlántico y tiene sede fija en Gran Canaria, siendo el único de estos tres congresos que mantiene una localización permanente. La siguiente edición será del 19 al 24 de mayo de 2024 y, en particular, la comunidad española de radioastronomía dispondrá de un excelente escaparate internacional. Son muchos los grupos en universidades y centros de investigación españoles cuya actividad pertenece a algún ámbito de interés de URSI-España alrededor de alguna de sus 10 Comisiones Científico-Técnicas especializadas.
URSI-España es el Comité Nacional de representación de URSI en nuestro país. La primera Asamblea General de URSI tuvo lugar en 1922 y, ese mismo año, España se adhirió a la Unión
Simposio Nacional Anual de URSI-España
La primera edición del Simposio Nacional URSI tuvo lugar en Madrid en 1980 y, desde entonces, se ha celebrado ininterrumpidamente en las principales universidades y ciudades españolas. Desde su origen, el Simposio Nacional URSI es un punto de encuentro anual para la ingeniería y la física de nuestro país interesada en la radio-ciencia.
Aunque el Simposio Nacional URSI recoge trabajos de grupos de investigación o empresas de cualquiera de las 10 Comisiones Científico-Técnicas, tradicionalmente algunas de ellas han tenido más desarrollo y presencia en el mismo y en España. Así, muchas ponencias proceden del campo de la Ingeniería de Telecomunicación y de la radio-física, con especial énfasis en la ingeniería de microondas, antenas y radioastronomía.
La edición 2023 del Simposio Nacional de URSI-España tuvo lugar en Cáceres entre el 13 y 15 de septiembre. Unos 250 asistentes disfrutaron de unas 200 ponencias organizadas en múltiples sesiones, de las cuales nueve fueron sesiones especiales alrededor de temáticas de mucho interés actual, tales como el 5G/6G, nuevos componentes para satélites (en un momento de revolución en el sector espacial), o antenas para bandas milimétricas. Durante el Simposio se concedieron varios premios como el Premio URSI-España al mejor artículo presentado por una persona joven y el Premio INDRA al mejor artículo sobre tecnologías para la baja visibilidad radar. Ya está en marcha la organización de las ediciones 2024 y 2025 del Simposio Nacional URSI-España, en Cuenca (Universidad de Castilla La Mancha) y Tarragona (Universitat Rovira i Virgili), respectivamente.
El URSI Atlantic Radio-Science Meeting, es el mayor evento sobre radio-ciencia en la región del Atlántico y tiene sede fija en Gran Canaria
Medida de Antenas, Dispositivos para Satélites e Impresión 3D
España tiene excelentes capacidades para la medida de antenas en universidades, empresas y centros de investigación. De hecho, es un actor reconocido en el entorno internacional tanto por las instalaciones disponibles como por sus grupos de investigación dedicados a plantear nuevas técnicas y sistemas de medida, así como las empresas que han surgido en este ámbito.
Actualmente España se enfrenta, como el resto de la comunidad internacional, a la rápida evolución de la tecnología de antenas, tanto en lo que se refiere a nuevas bandas de frecuencia como en la aparición de antenas adaptativas y sistemas de MIMO masivo. La experiencia acumulada nos coloca en una excelente posición para abordar los nuevos problemas.
También hay un enorme interés en las universidades y centros de investigación españoles en nuevas antenas, y dispositivos de radiofrecuencia/microondoas en general, hechos mediante impresión 3D.
Gracias a ella, es posible incorporar geometrías más complejas y nuevos materiales con los que obtener prestaciones difícilmente alcanzables con los métodos de fabricación tradicionales posibilitando, por ejemplo, sistemas más eficientes en aplicaciones 5G en la banda de milimétricas, reducción de peso en dispositivos espaciales y nuevas aplicaciones en el campo de la ingeniería biomédica, automoción o incluso wereables y sector textil.
Diferentes grupos de investigación españoles han propuesto, solo por citar algunos casos de uso, la incorporación de la impresión 3D al diseño e implementación de antenas de lente dieléctricas, de bocina o agrupaciones de alta ganancia, así como en filtros en guía onda o tecnología plana, divisores de potencia y resonadores, incluyendo la caracterización de nuevos materiales.
España es, de hecho, muy activa en nuevos circuitos pasivos de microondas, por ejemplo para componentes para satélites y otras aplicaciones espaciales. La actividad se extiende de nuevo a lo largo de muchas universidades españolas. El ojo está puesto, entre otras cosas, en dispositivos que sean capaces de manejar la alta potencia agregada en sistemas de gran capacidad y también en las nuevas constelaciones de satélites LEO y el New Space, donde el coste y el peso son factores decisivos. De nuevo aquí, la impresión 3D aparece como una tecnología habilitadora clave.
La Gestión de Redes 5G/6G y la Inteligencia Artificial
Las redes 5G/6G introducen importantes cambios de paradigma respecto a previas generaciones. Desde el punto de vista arquitectural, estas redes apuntan a una creciente virtualización, apertura y desagregación de sus funciones de red.
Igualmente, su interfaz radio abarca frecuencias superiores e incrementa su complejidad. Por otro lado, se busca optimizar la capacidad de la misma para proveer de calidad de experiencia a diferentes aplicaciones, así como su segmentación dedicada para clientes y servicios diferenciados.
Esta creciente complejidad de las redes móviles hace indispensable la aplicación de mecanismos cada vez más avanzados de Inteligencia Artificial / Aprendizaje Máquina para su gestión. En este ámbito, también España es pionera y de nuevo el esfuerzo lo hace abriéndose al sector empresarial nacional e internacional.
Electromagnetismo Computacional y Radio-Ionosférica
Desde sus inicios hace 40 años, se ha desarrollado una intensa actividad en el campo de la computación de problemas electromagnéticos en España. Varios grupos punteros a nivel internacional han propuesto nuevos métodos y algoritmos, con una importante transferencia de tecnología a empresas líderes, así como desarrollo de software comercial.
Las principales aplicaciones cubren desde análisis de antenas y circuitos pasivos de microondas, sección recta radar y compatibilidad electromagnética, hasta problemas multi-físicos como el efecto multipactor o la detección de axiones de materia oscura. El electromagnetismo computacional sienta las bases de la simulación de problemas complejos con las que podemos predecir el comportamiento esperable en situaciones muy diversas.
El Simposio Nacional URSI es un punto de encuentro anual para la ingeniería y la física de nuestro país interesada en la radio-ciencia
La ionosfera, por ejemplo, puede convertirse en un laboratorio para la astronomía, la detección de tsunamis o, incluso, las tecnologías habilitadoras del vehículo de navegación autónoma. La ionosfera es una región de la atmósfera terrestre que se extiende desde unos 50 km de altura hasta 2000 km aproximadamente.
Se caracteriza por la presencia de electrones libres e iones que son producidos por una parte de la radiación electromagnética que procede del sol. Los electrones de la ionosfera modifican las propiedades físicas de las ondas electromagnéticas que por ahí se transmiten como, por ejemplo, la velocidad de propagación y la amplitud de las oscilaciones.
Estudiando estos efectos sobre las ondas electromagnéticas es posible inferir las propiedades de la ionosfera y de fenómenos que tienen lugar en ella. Los campos científicos que estudian dichas propiedades, fenómenos y sus efectos en las señales electromagnéticas abarcan desde la radioastronomía, pasando por la detección de tsunamis y terremotos, hasta el posicionamiento preciso mediante sistemas de satélites artificiales.
Estas son solo algunas líneas de trabajo en las universidades y centros de investigación españoles actualmente en el campo de la radio-ciencia. En muchas de ellas colaboran empresas o han dado lugar a spin-offs universitarias lideradas por ilusionados y talentosos jóvenes doctores y doctoras. Las diez Comisiones Científico-Técnicas de URSI también incluyen otros temas, muy diversos entre sí, como la metrología electromagnética o el electromagnetismo en biología y medicina.
El futuro de la radio-ciencia pasa por tantos retos como posibilidades de destacar en el panorama internacional desde nuestro país.
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La revista BIT editará un especial sobre radio-ciencia en su próximo número, correspondiente al primer trimestre de 2024.
