Jorge Álvarez, Jorge Rodríguez y Ramón Martínez Rodríguez-Osorio
Space Systems Electrical Architect for LightSpeed and GK3 programs. Miembro GT Espacio del COIT; Gerente de Producto y Preventa en Hispasat. Miembro de GT Espacio del COIT; Catedrático de la ETSIT-UPM.
La coexistencia entre los satélites geoestacionarios y las nuevas constelaciones
Las nuevas constelaciones de satélites en órbitas bajas han cambiado el panorama espacial. Los satélites geoestacionarios ‘tradicionales’, de mucho mayor tamaño, están situados a gran distancia y son capaces de ofrecer diversos servicios de manera simultánea. Por el contrario, estos miles de nuevos objetos lanzados al espacio destacan especialmente por ofrecer comunicaciones con una mayor cobertura y una menor latencia. El futuro cercano implicará la convivencia de ambos modelos, con un añadido extra: ¿qué ocurrirá con toda esta basura espacial?
Todos guardamos un pantalón de campana antiguo, una chaqueta heredada y quizá una vieja sudadera de Naranjito, Cobi o Curro con la esperanza de que algún día vuelvan a ponerse de moda o al menos podamos llamarlas vintage, uno de los adjetivos más inflacionarios que conocemos últimamente. Pues bien, en ese baúl de los recuerdos, muy probablemente de manera injusta, situaba la industria de las TIC a los satélites después de la era dorada a finales del siglo pasado en la que la sociedad celebraba los hitos espaciales con vítores, festejos y titulares en la prensa generalista. Poco a poco, la presencia de la industria espacial en el foco mediático se ha venido reduciendo debido a la irrupción de nuevas tecnologías y servicios digitales.
Esto está cambiando en los últimos tiempos, y volvemos a ver la industria satelital copando noticias, publicaciones y posts en redes sociales. La razón es clara: Silicon Valley y las grandes tecnologías han elegido el espacio como el nuevo mercado objetivo sobre el que concentrar su capacidad innovadora e inversora. Esto ha promovido un nuevo ecosistema emprendedor en la industria espacial denominado New Space. Entre muchas iniciativas de esta nueva ola del espacio está la nueva constelación de satélites Starlink promovida por el archiconocido emprendedor y disruptor de industrias Elon Musk.
Starlink es una constelación de más de 4.000 satélites en órbita baja con cobertura global
Starlink y las nuevas constelaciones
¿Pero qué es Starlink? Es una constelación de más de 4.000 satélites en órbita baja con cobertura global. Actualmente se calcula que hay más de 3.000 satélites en órbita y 2.800 están ya en operación. La compañía forma parte de SpaceX, el conglomerado industrial de Elon Musk que integra toda la cadena de valor para la provisión de servicios de comunicaciones por satélite: ellos diseñan, fabrican, lanzan, operan y dan el servicio al usuario final.
Los satélites de Starlink se sitúan en la órbita baja denominada LEO (Low Earth Orbit, a menos de 2.000 km de la Tierra). En la actualidad, existen también otras órbitas como la MEO (entre 2.000 y 36.000 km, con sistemas desplegados mayoritariamente en órbitas ecuatoriales de 8.000 km como O3B o en torno a 22.000 km como los sistemas GNSS) y la órbita geoestacionaria a 36.000 km de la Tierra. La órbita geoestacionaria es la más utilizada para satélites de telecomunicaciones; por ejemplo, los operadores españoles HISPASAT e HISDESAT utilizan esa órbita para ofrecer diferentes servicios de telecomunicaciones desde hace más de 30 años.
Starlink no es el único proyecto de constelación LEO. Actualmente existen varias iniciativas entre las que cabe Oneweb (600 satélites), Kuiper de Amazon (3.000 satélites) y Telesat Ligthspeed (en torno a 200 satélites), cada uno de ellos con diferentes grados de madurez. En Europa cabe destacar la iniciativa promovida por la Comisión Europea denominada
IRIS2, anunciada recientemente con la intención de estar operativa en 2027. IRIS2 tiene como objetivo garantizar la soberanía y competitividad europea en el mundo de las constelaciones satelitales. Al mismo tiempo, la futura constelación Startical es una iniciativa íntegramente española para el desarrollo de una constelación de satélites para uso en aplicaciones aeronáuticas de ATM (Air Traffic Management).
Estas constelaciones son principalmente de telecomunicaciones, pero existen otras enfocadas en la observación de la Tierra como Pleiades de Airbus o las tres constelaciones de Planet Labs: Dove, RapidEye y SkySat.
IRIS2 tiene como objetivo garantizar la soberanía y competitividad europea en el mundo de las constelaciones satelitales
Recientemente ha empezado a recibir mucha atención también el despliegue de sistemas de comunicaciones en órbitas VLEO (Very LEO), en el que se despliegan satélites a alturas por debajo de 300 km. En estas órbitas se mejoran algunos aspectos de las comunicaciones con menores latencias y atenuación, si bien se presentan retos como la necesidad de contar con un mayor número de satélites que en órbitas más altas, las perturbaciones orbitales o los requisitos impuestos al vehículo espacial.
Hacia un nuevo paradigma
Ante la llegada de estas nuevas constelaciones, los que nos dedicamos al mundo espacial nos enfrentamos a la gran pregunta: ¿sustituirán estas constelaciones a los satélites geoestacionarios? Aunque es pronto para dar una respuesta definitiva a esta pregunta, todo apunta a que, una vez más, las dicotomías, aunque muy interesantes para el clickbait y el amplio grupo de tertulianos y comentaristas que hay en nuestro país, son poco sostenibles si nos basamos en el análisis riguroso de la ciencia y la tecnología.
Los satélites geoestacionarios tienen la ventaja de orbitar a la misma velocidad que la Tierra rota sobre sí misma, permitiendo utilizar terminales de usuario muy sencillos y económicos. Asimismo, la cobertura de cada satélite es mucho mayor, lo que limita el número de satélites a desplegar para dar el servicio. Su tamaño es relativamente grande (más de 4.000 kg), lo que permite transmitir un gran número de servicios y capacidad desde un único satélite. El principal inconveniente de los satélites geoestacionarios es que, al estar situados a 36.000 km de la Tierra, la latencia (tiempo entre el envío y la recepción de la señal) puede impactar en la experiencia de usuario para aplicaciones muy determinadas como el online gaming.
Por otro lado, las nuevas constelaciones LEO requieren que se despliegue un gran número de satélites típicamente de menor tamaño para dar servicio global y, asimismo, complican el equipo de recepción de usuario, ya que debe apuntarse de forma dinámica a los diferentes satélites de la constelación. Pero ya comienzan a aparecer los primeros dispositivos móviles con capacidad para comunicarse directamente vía satélite mediante tecnología 5G. No obstante, gracias a su proximidad a la Tierra, la órbita LEO presenta una latencia menor, lo que permite una mejor experiencia de usuario en aplicaciones sensibles a este factor.
Si nos aventuramos a definir el futuro de las comunicaciones por satélite, parece que la carta ganadora sería apostar por la coexistencia entre las diferentes órbitas, en la que cada tipo de satélite aporta sus ventajas y valor diferencial para las distintas aplicaciones y servicios. La industria satelital se verá también beneficiada de las nuevas tecnologías y sistemas que permitan una integración sencilla y transparente para el usuario final utilizando sistemas de gestión y orquestación similares a los definidos en el nuevo ecosistema 5G.
Sistemas 5G/6G y redes no terrestres
Un punto fundamental para entender el futuro de los sistemas de comunicaciones por satélite está relacionado con su integración en las redes terrestres. Hasta los sistemas 4G, los sistemas de comunicaciones no terrestres se trataban como un segmento aparte de las redes desplegadas en Tierra. En cambio, los sistemas 5G y 6G se conciben como un conjunto heterogéneo de redes, de forma que las redes no terrestres o NTN (Non-Terrestrial Networks) se consideran una parte integral del sistema de comunicaciones. Así, se contempla el uso de UAS (Unmanned Aerial System), HAPs (High Altitude Platform Stations) y satélites en órbitas en cualquier altura.
Las nuevas constelaciones LEO requieren que se despliegue un gran número de satélites de menor tamaño para dar servicio global
Para ello, el 3GPP plantea los retos y posibles soluciones para integrar las redes NTN como parte del sistema. Algunos de los retos son el aumento de la latencia, el uso de las formas de onda NR a bordo, la desviación Doppler o los traspasos de usuarios entre satélites.
Sobrepoblación del espacio y basura espacial
Hasta ahora, el impacto de la industria satelital ha sido muy limitado en materia de basura y contaminación espacial. Sin embargo, la llegada de las nuevas constelaciones que requieren lanzamiento masivo de satélites puede suponer un riesgo en esta materia. La CE ha identificado este riesgo y ha puesto en marcha el desarrollo de una regulación de gestión del tráfico espacial (STM). Asimismo, la GSOA (Asociación de Operadores de Satélite) también ha publicado su posicionamiento al respecto pidiendo mayor cooperación y regulación.
Desde el lanzamiento del primer satélite de la historia (Sputnik, 1957), más de 9.000 satélites han sido enviados al espacio. Sin embargo, en los próximos años se espera el lanzamiento de decenas de miles de satélites en un muy corto periodo de tiempo. En este sentido, la industria y las administraciones están llamadas a colaborar para establecer marcos regulatorios y de coordinación que permitan limitar el impacto de estos lanzamientos.
En el artículo ‘El reto de gestionar la basura espacial’, presentado en este mismo número especial sobre el espacio, se amplía la información sobre este capítulo.
Futuro prometedor
A pesar de la incertidumbre y los retos que hemos comentado, lo que está claro es que la industria espacial, y en concreto el mundo de los satélites, se encuentra en una fase expansiva y de crecimiento. La llegada de las grandes empresas tecnológicas a este mundo no es más que un síntoma de la relevancia de este sector en diferentes ámbitos: los satélites son y serán fundamentales para garantizar llevar servicios de comunicaciones, seguridad y observación de la Tierra del cien por cien de la población mundial y el territorio. Mientras esto ocurre, desde el grupo de Espacio del COIT os recomendamos que desempolvéis vuestra sudadera de Cobi, os pongáis vuestros pantalones de campana, la chaqueta de cuero antigua y os lancéis a la calle porque lo bueno, si se lleva con estilo, nunca dejará de estar de moda.