Los sat\u00e9lites de \u00f3rbita baja podr\u00edan ofrecer pronto a millones de personas de todo el mundo acceso a comunicaciones de alta velocidad, pero el potencial de los sat\u00e9lites se ha visto obstaculizado por una limitaci\u00f3n tecnol\u00f3gica: sus conjuntos de antenas s\u00f3lo pueden gestionar un usuario a la vez. La relaci\u00f3n uno a uno significa que las empresas deben lanzar constelaciones de muchos sat\u00e9lites o grandes sat\u00e9lites individuales con muchos conjuntos para proporcionar una amplia cobertura. Ambas opciones son caras, t\u00e9cnicamente complejas y podr\u00edan dar lugar a \u00f3rbitas superpobladas.<\/p>\n\n\n\n
Por ejemplo, SpaceX opt\u00f3 por la v\u00eda de las “constelaciones”. Su red, StarLink, consta actualmente de m\u00e1s de 6.000 sat\u00e9lites en \u00f3rbita terrestre baja, m\u00e1s de la mitad de los cuales se lanzaron en los \u00faltimos a\u00f1os. SpaceX pretende lanzar decenas de miles m\u00e1s en los pr\u00f3ximos a\u00f1os. Ahora, investigadores de ingenier\u00eda de Princeton y de la Universidad Yang Ming Chiao Tung de Taiw\u00e1n han inventado una t\u00e9cnica que permite a las antenas de sat\u00e9lite de \u00f3rbita baja gestionar se\u00f1ales para varios usuarios a la vez, lo que reduce dr\u00e1sticamente el hardware necesario.<\/p>\n\n\n\n
En un art\u00edculo titulado “Compartir haces f\u00edsicos para comunicaciones con m\u00faltiples sat\u00e9lites de \u00f3rbita baja” publicado el 27 de junio en IEEE Transactions on Signal Processing, los investigadores describen una forma de superar el l\u00edmite de un solo usuario. La estrategia se basa en una t\u00e9cnica com\u00fan para fortalecer las comunicaciones mediante la colocaci\u00f3n de conjuntos de antenas para dirigir un haz de ondas de radio precisamente donde se necesita.<\/p>\n\n\n\n
Cada haz transporta informaci\u00f3n, como textos o llamadas telef\u00f3nicas, en forma de se\u00f1ales. Mientras que los conjuntos de antenas en plataformas terrestres como las torres de telefon\u00eda celular pueden gestionar muchas se\u00f1ales por haz, los sat\u00e9lites de \u00f3rbita baja s\u00f3lo pueden gestionar una. La velocidad de 32.000 kil\u00f3metros por hora de los sat\u00e9lites y sus posiciones en constante cambio hacen que sea casi imposible gestionar m\u00faltiples se\u00f1ales sin mezclarlas.<\/p>\n\n\n\n
“Para que una torre de telefon\u00eda celular se comunique con un coche que se desplaza a 96 kil\u00f3metros por hora por la autopista, en comparaci\u00f3n con la velocidad a la que se intercambian los datos, el coche no se mueve mucho”, dijo el coautor H. Vincent Poor, profesor de Ingenier\u00eda El\u00e9ctrica e Inform\u00e1tica de la Universidad Michael Henry Strater en Princeton. “Pero estos sat\u00e9lites se mueven muy r\u00e1pido para permanecer all\u00ed arriba, por lo que la informaci\u00f3n sobre ellos cambia r\u00e1pidamente”.<\/p>\n\n\n\n
Para hacer frente a esa limitaci\u00f3n, los investigadores desarrollaron un sistema para dividir eficazmente las transmisiones de un solo conjunto de antenas en m\u00faltiples haces sin necesidad de hardware adicional. Esto permite a los sat\u00e9lites superar el l\u00edmite de un solo usuario por conjunto de antenas.<\/p>\n\n\n\n
El coautor Shang-Ho (Lawrence) Tsai, profesor de ingenier\u00eda el\u00e9ctrica en la Universidad Yang Ming Chiao Tung, compar\u00f3 el enfoque con el de emitir dos rayos distintivos con una linterna sin depender de varias bombillas. “Ahora, s\u00f3lo necesitamos una bombilla”, dijo. “Esto significa una enorme reducci\u00f3n en el costo y el consumo de energ\u00eda”.<\/p>\n\n\n\n
Una red con menos antenas podr\u00eda significar menos sat\u00e9lites, sat\u00e9lites m\u00e1s peque\u00f1os o ambas cosas. “Una red de sat\u00e9lites convencional de \u00f3rbita baja terrestre puede necesitar de 70 a 80 sat\u00e9lites para cubrir los Estados Unidos solamente”, dijo Tsai. “Ahora, ese n\u00famero podr\u00eda reducirse a tal vez 16”.<\/p>\n\n\n\n
La nueva t\u00e9cnica se puede incorporar a los sat\u00e9lites existentes que ya est\u00e1n construidos, seg\u00fan Poor. “Pero un beneficio clave es que se puede dise\u00f1ar un sat\u00e9lite m\u00e1s simple”, dijo.<\/p>\n\n\n\n
Impactos en el espacio “La preocupaci\u00f3n all\u00ed no es tanto ser golpeado por un sat\u00e9lite que cae”, dijo Poor, “sino el futuro a largo plazo de la atm\u00f3sfera y que la \u00f3rbita se vea enturbiada por los escombros espaciales, lo que causa problemas”.<\/p>\n\n\n\n Debido a que la industria de los sat\u00e9lites de \u00f3rbita baja est\u00e1 ganando terreno a un ritmo r\u00e1pido, con empresas como Amazon y OneWeb desplegando sus propias constelaciones de sat\u00e9lites para proporcionar servicio de Internet, la nueva t\u00e9cnica tiene el potencial de reducir el riesgo de estos peligros.<\/p>\n\n\n\n Poor dijo que si bien este art\u00edculo es puramente te\u00f3rico, las ganancias de eficiencia son reales. “Este art\u00edculo es todo matem\u00e1ticas”, dijo. “Pero en este campo en particular, el trabajo te\u00f3rico tiende a ser muy predictivo”.<\/p>\n\n\n\n Desde que public\u00f3 el art\u00edculo, Tsai ha realizado pruebas de campo utilizando antenas subterr\u00e1neas y ha demostrado que las matem\u00e1ticas funcionan. “El pr\u00f3ximo paso es implementar esto en un sat\u00e9lite real y lanzarlo al espacio”, dijo.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Los sat\u00e9lites de \u00f3rbita baja se encuentran en la capa inferior de la atm\u00f3sfera terrestre, entre 160 y 2000 kil\u00f3metros de la superficie. Esta regi\u00f3n del espacio ofrece un espacio limitado. Cuantos m\u00e1s objetos vuelen, m\u00e1s probabilidades hay de que se estrellen, rompi\u00e9ndose y liberando fragmentos m\u00e1s peque\u00f1os de escombros que luego pueden chocar contra otros objetos.<\/p>\n\n\n\n