Avances clave en la tecnología satelital: de las comunicaciones láser a la protección orbital
El desarrollo de constelaciones de satélites cada vez más complejas y vitales para las comunicaciones y la defensa global avanza en dos frentes paralelos: por un lado, la mejora de sus capacidades de transmisión de datos y, por otro, la búsqueda de soluciones para proteger estos valiosos activos de los peligros del entorno espacial. Dos anuncios recientes ilustran a la perfección este doble progreso que definirá el futuro de la tecnología orbital.
Un nuevo hito en las comunicaciones espaciales
La Agencia de Desarrollo Espacial de Estados Unidos (SDA, por sus siglas en inglés) ha demostrado con éxito una comunicación óptica bidireccional entre un satélite y una aeronave en pleno vuelo. Este logro, alcanzado durante una serie de pruebas este verano, supone un hito crucial para sus esfuerzos por establecer una red de comunicaciones segura y de alta velocidad capaz de conectar sistemas en diferentes dominios (espacio, aire, tierra y mar).
La prueba tuvo lugar en julio entre un terminal de comunicaciones ópticas de General Atomics Electromagnetics (GA-EMS), montado en un avión, y un satélite comercial de Kepler Communications que orbita a unos 500 kilómetros sobre la Tierra. Aunque la SDA ya había demostrado la conexión entre los satélites de su constelación inicial, esta conexión aire-espacio es la primera de su tipo.
«Ahora el esfuerzo se centra en integrar esto en las tandas operativas para poder ponerlo en funcionamiento», declaró Nathan Getz, director de la Célula de Transporte de Datos de la SDA.
Esta capacidad es una pieza integral de la arquitectura espacial Proliferated Warfighter Space Architecture (PWSA). Los enlaces de comunicaciones láser y los terminales ópticos permiten a los satélites transferir datos entre sí y con usuarios en tierra o en aeronaves. El objetivo es lograr transmisiones de datos mucho más rápidas y con mayor volumen que los sistemas tradicionales, que dependen de las ondas de radiofrecuencia y del limitado espectro disponible.
La interoperabilidad como clave del éxito
Además de validar el enlace entre el satélite y el terminal aéreo, el experimento demostró la capacidad de conectar dos terminales de comunicación óptica (OCT) fabricados por empresas distintas, un factor crucial para la SDA, que depende de una combinación de proveedores comerciales y contratistas de defensa tradicionales. Para ello, la agencia ha establecido un estándar abierto para los OCT que garantiza su compatibilidad.
«Esta demostración no solo alcanzó el hito de las comunicaciones compatibles con la SDA entre los dominios aéreo y espacial, sino que, lo que es más importante, demostró la robustez del estándar de la SDA para las comunicaciones entre OCT construidos por dos compañías diferentes», afirmó Gregg Burgess, vicepresidente de la división de Sistemas Espaciales de GA-EMS.
La SDA planea lanzar cientos de satélites de transporte de datos y seguimiento de misiles en los próximos años como parte de la PWSA, mediante un enfoque de desarrollo por fases o “tandas” (tranches). La primera, la Tanda 0, comenzó a lanzarse en abril de 2023, y la siguiente, la Tanda 1, está programada para finales de este mes.
Un nuevo estudio revela cómo proteger los satélites
Sin embargo, el éxito de estas complejas constelaciones no depende únicamente de su capacidad de comunicación. El hostil entorno espacial presenta desafíos constantes que deben superarse para garantizar su integridad operativa. En este ámbito, un equipo de investigadores ha establecido por primera vez una correlación directa entre la frecuencia de las descargas eléctricas de una nave espacial y la cantidad de electrones en el espacio circundante.
Estas descargas, conocidas como descargas del entorno espacial (SED, por sus siglas en inglés), son averías eléctricas de corta duración que pueden dañar componentes electrónicos sensibles e interrumpir las comunicaciones. Se producen cuando los electrones se acumulan en las superficies de la nave, creando una carga desigual. Cuando el voltaje alcanza un umbral crítico, la energía se libera de forma súbita, de manera similar a una descarga de electricidad estática en la Tierra.
Hacia un sistema de alerta temprana
«Sabíamos desde hace tiempo que estas descargas existían», explica Amitabh Nag, científico del Laboratorio Nacional de Los Álamos y autor principal del estudio. «Pero no comprendíamos la relación entre los electrones del entorno espacial y las SED. Para lograrlo, necesitábamos dos sensores en una misma nave: uno que midiera la cantidad y actividad de los electrones y otro que detectara la señal de radiofrecuencia de la descarga».
El satélite STP-Sat6 del Departamento de Defensa, en órbita geoestacionaria, cuenta con ambos instrumentos, desarrollados en Los Álamos. Esta configuración única permitió al equipo analizar durante más de un año la actividad de los electrones junto con los datos de las descargas. Los resultados revelaron que, en aproximadamente el 75 % de los casos, los picos de actividad de electrones de baja energía (en el rango de 7.9 a 12.2 keV) precedieron a los eventos de descarga en un lapso de 24 a 45 minutos.
«Observamos que a medida que aumenta la actividad de los electrones, la nave comienza a acumular carga hasta que se alcanza un punto de inflexión y se producen las descargas», afirma Nag. «Ese tiempo de antelación abre la puerta al desarrollo de posibles herramientas de predicción para mitigar los riesgos». Según los investigadores, integrar la monitorización en tiempo real de estos electrones en futuras misiones podría proporcionar a los operadores alertas tempranas sobre eventos de carga inminentes, permitiéndoles tomar medidas preventivas para proteger los sistemas de la nave.
