Cómo los satélites pequeños están revolucionando el espacio
ERICA SULLIVAN, LABORATORIO NACIONAL DE LOS ÁLAMOS
En una mañana con cielo despejado en Sriharikota, India, a mediados de febrero del 2017, se lanzó un cohete con una cantidad récord de 104 satélites, que incluían 101 CubeSats.
Los CubeSats no son una novedad. Estos son un tipo de satélite pequeño que comprende unidades que miden 10 centímetros por lado, desarrollados por primera vez en las universidades de Cal Poly y Stanford a finales de la década de 1990 como una herramienta de entrenamiento para estudiantes de ingeniería aeroespacial. (Los “SmallSats” pesan menos de 500 kilogramos; por lo tanto, todos los CubeSats son SmallSats, pero no todos los SmallSats son CubeSats). Poco tiempo después los gobiernos comenzaron a buscar formas de utilizar el CubeSat y otros satélites pequeños para reforzar la seguridad nacional.
No es casualidad que el aumento del interés por estos satélites, más pequeños que un frigobar, coincidiera con la percatación de que los satélites existentes eran vulnerables. En 2007, China lo demostró cuando utilizó un misil para destruir uno de sus propios satélites. Además, también existe la amenaza de un ataque cibernético. El reciente virus ransomware que infectó cientos de miles de sistemas de informática en todo el mundo, y cerró hospitales y estaciones de ferrocarriles, fue un duro recordatorio del poder de los hackers. Si ese ataque cibernético fue tan debilitante para los sistemas terrestres, solo basta imaginar lo que haría un ataque cibernético cuidadosamente orquestado contra un recurso basado en el espacio. Los resultados podrían ser catastróficos.
Prácticamente todas las misiones militares dependen, hasta cierto punto, de los satélites. Los satélites de comunicaciones no sólo proporcionan comunicaciones fiables para el mando, sino que también controlan a las fuerzas terrestres, marítimas y aéreas. Los satélites meteorológicos proporcionan información atmosférica actualizada a las unidades sobre el terreno de todas las ramas de las fuerzas armadas. Los satélites de navegación proporcionan un posicionamiento preciso —con pocos metros de diferencia— para tropas, aviones y navíos. Los sistemas de vigilancia basados en el espacio proporcionan capacidad de vigilancia en tiempo de paz, de acuerdo con los tratados, y sirven como sistemas esenciales de alerta durante los conflictos.
Para la rama civil del gobierno, las imágenes satelitales son indispensables para la planificación y respuesta ante desastres, la cartografía, la planificación urbana y el monitoreo del tráfico. También se incluyen los usos comerciales: teléfonos satelitales, Internet, televisión, navegación y rastreo comercial, explotación de recursos, incluso para los pronósticos meteorológicos para los viajes aéreos o para plantar cultivos.
Un ataque exitoso a sólo uno de esos satélites podría tener consecuencias negativas de gran alcance para la defensa nacional y la economía.
VENTAJAS TECNOLÓGICAS
¿Qué pasaría si, en lugar de un satélite gigante que proporcionara funciones críticas de seguridad nacional, hubiera cien satélites pequeños haciendo lo mismo? El blanco no sólo sería más pequeño, sino que se dispersaría, lo cual dificultaría considerablemente la labor de los delincuentes cibernéticos.
Los satélites pequeños tienen muchos aspectos positivos. En primer lugar, son muy económicos. La fabricación y el lanzamiento de un satélite grande promedio puede costar entre 500 y 1,000 millones de dólares o más. Es un precio muy alto para cualquier presupuesto. Los satélites pequeños, en comparación, son baratos.
Por ejemplo, el Laboratorio Nacional de Los Álamos ha fabricado y lanzado un conjunto de CubeSats en órbita terrestre baja, conocida como LEO por sus siglas en inglés, para un patrocinador del Departamento de Defensa de los Estados Unidos a un costo aproximado de 150 mil dólares por satélite. También se debe considerar que si la infraestructura es menos costosa significa que se puede adquirir más tecnología, lo que permite una mayor cobertura geográfica para misiones de observación y detección, como el movimiento de la Tierra y/u ondas, la detección de actividad sísmica y volcánica y las mediciones atmosféricas.
Además, utilizando plataformas menos costosas como CubeSats y SmallSats, los científicos espaciales podrían probar conceptos avanzados como la computación reconfigurable en el espacio. En el pasado, una vez que un satélite estaba en órbita, los operadores podían hacer poco para modificarlo. Funcionaría de acuerdo con su programación original. No es así con CubeSats, que los científicos espaciales han hecho reprogramable para permitir cambios y mejoras en la misión.
También permite un enfoque más ágil en la infraestructura espacial. Las necesidades limitadas de la misión permiten un desarrollo rápido y centrado. Mientras que el diseño y fabricación de un satélite grande puede tardar una década, los científicos espaciales pueden hacer lo mismo con un CubeSat en un año o menos. Estos satélites también permiten realizar más pruebas en un ambiente operacional que en ambientes simulados sobre el terreno, y permiten incorporar tecnologías de vanguardia a medida que llegan al mercado. Los instrumentos y componentes se pueden probar en el espacio antes de integrarlos en plataformas más grandes para la misión final. Estas misiones de demostración y validación proporcionan en gran medida información para el diseño de instrumentos para satélites de cualquier tamaño.
INGENIERÍA REVOLUCIONARIA
Por estas razones, los satélites pequeños revolucionan la forma en que los científicos diseñan los sistemas espaciales. Los expertos estiman que en los próximos seis años se lanzará la asombrosa cantidad de 2,400 SmallSats y CubeSats. En el pasado, los sectores comercial, gubernamental y académico utilizaban SmallSats por igual, pero se espera que el uso comercial sobrepase pronto al resto. En los próximos tres años, se prevé que el uso comercial de satélites pequeños represente más del 70 por ciento de los lanzamientos.
Los satélites pequeños llegan a LEO a un costo más bajo y someten al satélite a menos efectos de radiación. Además, LEO permite que el satélite esté más cerca de los objetivos, mejorando la resolución de las imágenes, facilitando comunicaciones de baja potencia y disminuyendo los retrasos en las comunicaciones.
El gobierno, la industria y el mundo académico están buscando progresivamente formas de utilizar satélites pequeños en órbitas más allá de LEO. Por ejemplo, en Los Álamos, a los científicos e ingenieros les gustaría usar satélites pequeños y CubeSats para misiones de exploración interplanetaria y en el espacio profundo. Para estas misiones difíciles desde el punto de vista técnico, los satélites más pequeños y menos costosos ofrecen la oportunidad de distribuir el riesgo técnico entre sistemas redundantes y de recopilar datos de más ubicaciones.
MINIMIZACIÓN DE RIESGOS, FOMENTO A LA COOPERACIÓN
Uno de los principales retos es desarrollarse más rápido y de forma más inteligente que los demás. Los EE. UU. y sus aliados y socios deben reconocer que muchas naciones ahora tienen acceso al espacio, y debe convertirse en una prioridad militar estratégica introducir capacidad de recuperación y redundancia en los sistemas espaciales. En resumen, las naciones deben repartir el riesgo. La buena noticia es que los avances en computación distribuida y aprendizaje de máquinas significa que los científicos pueden crear una red distribuida que puede recuperarse por sí misma. Por lo tanto, si un satélite de una constelación de cien resulta dañado, los demás pueden compensarlo.
Además, la tecnología debe ser optimizada. Si más satélites pequeños están recopilando más datos que nunca, la siguiente pregunta es: ¿Cómo se van a procesar esos datos? Luego, por supuesto, también hay un sinfín de otras preguntas: ¿Cómo protegen las naciones sus redes? ¿Cómo hacen las naciones para que sus satélites no resulten afectados por el clima espacial? Los Álamos, por ejemplo, está aprovechando décadas de experiencia en el desarrollo de instrumentos espaciales, la comprensión del ambiente espacial extremo y la excelente capacidad de la supercomputación para responder a estas preguntas.
Sin embargo, no se trata sólo de desarrollar la tecnología adecuada. Los EE. UU. y sus aliados y socios también deben planificar cuidadosamente, no sólo a escala nacional sino también mundial. De la misma forma en que la comunidad internacional ha designado conjuntamente las rutas internacionales de tráfico marítimo y aéreo, la comunidad internacional debe colaborar para determinar la manera de trabajar en conjunto para regular el espacio.
La realidad es que, durante las próximas décadas, el espacio estará cada vez más atestado, y la forma en que se utilice cambiará al mundo. Ese cambio se avecina rápidamente. ¿Estará la comunidad internacional a la altura de las circunstancias para hacer frente a estos retos antes de que sean demasiados? Si la respuesta es afirmativa, las naciones deben empezar a trabajar juntas para resolver estos problemas ahora.
