Internet en el espacio, la estrategia para el desarrollo satelital argentino
Un investigador de la UNC desarrolló un protocolo de comunicación que permite vincular satélites pequeños entre sí y lograr funcionalidades hasta ahora reservadas a satélites de gran porte en órbitas mucho más elevadas. La clave fue idear una red que pueda tolerar interrupciones y no deje nunca de funcionar, ya que por las características de sus órbitas, los satélites pierden contacto entre sí en determinados momentos.
Por Leandro Groshaus 

La “Arquitectura Segmentada de Satélites” (ASS) es una idea en la que viene trabajando hace cinco años aproximadamente la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (Conae). La idea es simple: constituir una constelación de satélites pequeños capaces de comunicarse entre sí de manera que, en conjunto, puedan cumplir las mismas funciones que un satélite de grandes dimensiones ubicado en órbitas mucho más elevadas.

Se trata de un camino con grandes perspectivas para el desarrollo satelital argentino ya que –a diferencia del modelo heredado de las grandes potencias mundiales– se adapta a las necesidades y recursos de los países en vías de desarrollo. Al proveer una arquitectura modular y robusta, basada en sucesivos lanzamientos de menor costo y envergadura, el enfoque de la ASS apunta a optimizar el tiempo y los costos del desarrollo espacial. En ese sentido, brinda las condiciones para modificar una larga tradición conservadora de acceso al espacio.

Juan Fraire, ingeniero en telecomunicaciones, desarrolló un protocolo de comunicaciones que permite operar coordinadamente constelaciones de satélites en el marco de su tesis de doctorado. Actualmente es investigador de la Facultad de Ciencias Exactas de la UNC y trabaja en la empresa Servicios Tecnológicos Integrados.

A su criterio, entre las principales ventajas de la ASS se destacan el uso de lanzadores satelitales de menor envergadura, una mayor capacidad de actualización de los satélites en órbita ante la obsolescencia tecnológica, un incremento de la robustez del sistema ante fluctuaciones programáticas, un crecimiento del aprendizaje de la producción en serie, una mayor diversificación del riesgo de lanzadores y puesta en órbita, y el incremento de la disponibilidad de recursos compartidos (memoria, procesamiento, etcétera), entre otras.

Según explica Fraire, junto a la ASS, el plan espacial argentino posee otro pilar fuerte, el Tronador II. “Entre ambos hay una sinergia muy importante, porque el Tronador puede lanzar los satélites pequeños que, una vez en órbita, conformen una arquitectura segmentada”.

Desafíos

El gran desafío de la ASS es lograr generar un sistema de comunicación confiable entre los satélites que conformarán la red y la estación terrena en la Tierra. En este punto, la investigación de Fraire cobra relevancia, ya que propone el desarrollo de un protocolo de comunicación para ello. “Se debe tener en cuenta que los factores y condiciones que intervienen en el espacio son radicalmente distintos a los que operan en la Tierra. En ese sentido, vincular una red de satélites entre sí implica una serie de desafíos muy novedosos”, apunta el científico.

El primero es encontrar una tecnología que opere en condiciones extremas como las espaciales, ya que no es tan sencillo transpolar la que se usa habitualmente en la Tierra. “El wifi, por ejemplo, está pensado para un radio de un par de metros; y el 3G o 4G, para un par de kilómetros. Pero cuando uno se pone a investigar qué tecnologías permiten armar una red con nodos a 800 o 1.000 kilómetros de distancia, advierte que no existe alguna que cumpla los requerimientos que demandan las condiciones para operar en el espacio”, apunta Fraire.

En este sentido, uno de los principales inconvenientes es la propia dinámica orbital, ya que los satélites no tienen un vuelo lineal ni idéntico, sino que generalmente se van cruzando, porque los planos orbitales no son iguales para cada uno. Esto provoca que las antenas de comunicaciones de los satélites por momentos se apunten y por momentos dejen de hacerlo, por lo cual se da la situación de que la red que comunica un satélite con otro no está permanentemente en línea (conexa).

Fraire lo ejemplifica: “Cuando analizamos cómo funciona internet, se advierte que no está diseñada para funcionar en situaciones de desconexión temporal, ya que estas son consideradas un error del sistema. Su arquitectura está basada en el supuesto de que todos los nodos de la red van a estar siempre conectados entre sí. Al intentar aplicar la lógica de funcionamiento de internet al espacio, donde es inevitable que existan desconexiones, nos encontramos con una frontera tecnológica. Entonces, el desafío fue adaptar una red que tenga tolerancia a desconexiones, a la situación espacial”, completa.

Si bien el desarrollo de redes con tolerancia de corte, conocida como DTN (Disruption Tolerant Networking), viene siendo impulsado por distintos equipos de investigación a lo largo del mundo, es adaptado por Fraire para su aplicación efectiva en misiones operativas reales, de ahí su relevancia en el marco del Plan Espacial Argentino dirigido por Conae, donde el proyecto de la ASS emerge como un claro beneficiario del paradigma de gestión de redes espaciales.

La clave fue desarrollar un nuevo esquema donde la red pueda tolerar esas interrupciones y no deje nunca de funcionar. Lo que cambia respecto al esquema tradicional de internet, es que los nodos no solo transfieren información de un lugar a otro, sino que también pueden procesarla y almacenarla. Esto permite no perder nunca información, ya que incluso en momentos donde los satélites no están comunicándose, siguen procesando información por separado y cuando se generan ventanas de comunicación, comparten los datos generados y se comunican con la estación terrena.

Entre los aportes originales de este trabajo se destaca la posibilidad de programar perfectamente el momento en que los satélites van a tener conexión entre sí, ya que la dinámica orbital, si bien es compleja, es absolutamente predecible, lo que permite optimizar tanto el procesamiento de la información, como los modos de transmitirla a tierra.

Esta tecnología, que en principio está pensada para generar redes de comunicación en el espacio, puede tener incluso una aplicación social, ya que un potencial uso de un protocolo de comunicaciones digitales que soporte desconexiones puede ser de gran utilidad para zonas carentes de la infraestructura necesaria para acceder a la red tal como la conocemos hoy.

Una internet que no necesite estar conectada, una idea del espacio que puede cambiar el desarrollo satelital argentino y la vida de miles de personas en la tierra.


Sobre el contexto en el que surge la ASS, Fraire explica: “Estados Unidos comenzó su fuerte desarrollo espacial impulsado sobre todo por la Guerra Fría, en un contexto de recursos ilimitados para su avance. Esta lógica, que sigue siendo predominante actualmente en las grandes potencias, resulta muy costosa para países que carecen de recursos ilimitados o de la infraestructura adecuada para la producción de grandes satélites y lanzadores. Por eso, los modelos de industria satelital heredados de Estados Unidos presentan problemas de dimensión y escala cuando se los quiere adaptar a países como el nuestro”. 

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Tesis doctoral en Ciencias de la Ingeniería
Título: Diseño de plan de contactos para redes satelitales tolerantes a disrupciones
Autor: Juan Andrés Fraire
Director: Dr. Pablo A. Ferreyra
Sede: Laboratorio de Comunicaciones Digitales, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales

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Fuente:  unciencia.unc.edu.ar