Los mini satélites españoles que llevan Internet a zonas aisladas

Para entender mejor el flujo de las aves migratorias, los ornitólogos hace años que hacen el anillado de determinados ejemplares. Unos anillos que, en sus versiones más modernas, están equipados con sensores tecnológicos, encargados de recopilar estos datos e ir enviándolos, gracias a la conectividad a Internet, a determinados repositorios donde son recopilados, tratados y analizados.

Esta práctica de incluir sensores IoT (Internet of Things, del Internet de las Cosas) se da también no solo para otras especies salvajes (como el seguimiento de especies en peligro de extinción), sino para entender también el comportamiento de la naturaleza o comprobar los flujos migratorios incluso de las propias personas en zonas de guerra y conflicto.

Pero para que se pueda realizar y materializar este análisis de los datos que promueve el IoT, se necesita que los sensores encuentren cómo conectarse a internet (generalmente a través de redes inalámbricas, como 5F o Wifi). Algo que no siempre es posible.

Sin cobertura

En España, por ejemplo, se calcula que el 5% de la población no tiene red. Pero, a nivel internacional, hay muchísimas zonas que no tienen ningún tipo de red, sobre todo en países en vías de desarrollo.

Sin embargo, el aplicar estos sensores y tener una buena conexión a Internet puede permitir, por ejemplo, que se realice agricultura de precisión, optimizando el regadío y la distribución de fertilizantes en el cultivo, lo que no solo ahorran en uso de esos consumibles, sino aumenta la producción agrícola.

Sin embargo, el gran problema con el que se topan los expertos que quieren analizar todos estos datos para una mejor conservación de las especies, de los entornos y de los propios humanos es que en muchas ocasiones no hay buena cobertura en los hábitats en los que hablamos, puesto que no suele haber cableado de Internet ni antenas de telefonía.

Internet por satélite

En estos casos, en las zonas de baja cobertura, la conexión a Internet se realiza en muchas ocasiones a través de los satélites, al igual que ocurre en las embarcaciones y alta mar.

Por eso, cada vez hay más constelaciones de satélites en órbita terrestre baja (como Starlink, la red de satélites de Elon Musk, propietario de X (antes Twitter) y Tesla), destinadas principalmente a proporcionar conectividad a los dispositivos del Internet de las Cosas (IoT) de bajo consumo al aire libre.

En este terreno, la empresa española Fossa ha probado con éxito, de la mano de Microsoft Research, la viabilidad de los pico satélites de bajo coste y baja complejidad.

Según explicaba a La Razón Julián Fernández, CEO de Fossa, estos pico satélites son muy fáciles de lanzar (de hecho, tienen un acuerdo con Space X, también de Elon Musk, para enviarlos al espacio desde sus lanzaderas) y permiten tener conectividad mundial sin la necesidad de puertas de enlace basadas en la Tierra. Es más, han publicado un artículo técnico (paper) en el que dan cuenta de los cuellos de botella de la comunicación del espacio a la Tierra derivados de su experiencia en el despliegue de un satélite IoT y cómo los están solucionando.

Así, han desarrollado unas nuevas técnicas que se aprovechan del desplazamiento Doppler causado por el movimiento del satélite para la detección y decodificación de paquetes de datos para enviar por Internet. Cabe señalar que el desplazamiento Doppler se refiere a la variación en la frecuencia de las ondas de radio emitidas o recibidas por un satélite en movimiento. Este fenómeno, conocido como efecto Doppler, es especialmente relevante en las comunicaciones por satélite debido a las altas velocidades a las que se mueven estos objetos. Cuando un satélite se acerca a la Tierra, la frecuencia en la que emite se ve incrementada por el efecto Doppler. Por eso, se necesita sintonizar el receptor en una frecuencia superior para poder escuchar la señal del satélite. Cuando el satélite pasa justo por encima de la Tierra, la frecuencia no sufre ningún desplazamiento y coincide con la frecuencia que emite el satélite. Y cuando el satélite se aleja, la frecuencia disminuye, por lo que se debe ir bajando la frecuencia de recepción para seguir escuchando al satélite.

Las técnicas de Fossa funcionan incluso con bajas relaciones señal-ruido y en presencia de colisiones (lo que dificulta la conectividad). Según un paper publicado, estas técnicas integradas en el sistema Spectrumize de Fossa permiten unos rendimientos tres veces superior en comparación con el enfoque clásico en la detección de paquetes con más del 80% de precisión media en la decodificación.

Pequeños aparatos

Todo esto, además, se ha logrado en satélites mucho más pequeños que los que todos imaginamos cuando hablamos de estos objetos espaciales: si normalmente superan los 10 kilos, los pico satélites de Fossa apenas alcanzan los mil gramos.

Las pruebas realizadas por Fossa se limitan a uno solo de estos satélites, pero la empresa ya tiene 17 en órbita. El objetivo es llegar a 80. Aunque con uno solo se logra tener cobertura en todo el planeta, cuantos más unidades hay en el espacio menor latencia hay (tiempo que pasa entre el envío y recepción de los datos). «Con 80 satélites llegamos al envío en tiempo real», asegura Fernández.

Esta mejora abre la posibilidad a realizar operaciones que de otra manera resultan muy complejas. «Hemos tenido algún interés en poder utilizar esta red para tener la trazabilidad del cerdo ibérico», reconoce el CEO de Fossa. Estos sistemas permitirían saber que el animal ha estado realmente en una zona en la que hay denominación de origen, y que ha estado comiendo bellota.

Se trata, pues, de llegar a zonas con baja cobertura de red. «Cualquier tipo de red celular requiere la presencia de una antena de telecomunicaciones. Estos despliegues son muy costosos y para la operadora el retorno sobre la inversión no está garantizado», explica Julián Fernández. «Con conectividad satelital se puede cubrir el 80% del planeta aunque no tenga ningún tipo de red y garantizar una conectividad a Internet».

Este experto también explica que la conectividad satelital tradicional requiere antenas de gran tamaño y, por tanto, mucha potencia, por lo que no resultan eficientes para el IoT. Mientras, los pico satélites que han desarrollado «pueden funcionar durante varios años con un panel solar pequeños y están enfocados únicamente a IoT», detalla.

Sobre por qué no es eficiente utilizar redes de satélite de gran tamaño ya en órbita (como la mencionada Starlink) y sí una constelación de pico satélites, este experto lo explica con una metáfora. «Para ir desde la Gran Vía hasta la Plaza de España en Madrid puedes ir en bicicleta, no necesitas un portaviones. Starlink es un portaviones que funcionan muy bien para hacer streaming, pero para IoT está sobredimensionado», detalla.

Libres de basura espacial

Aunque Fossa fabrica estos objetos, para lanzarlos en órbita necesita que una empresa lanzadora de cohetes y satélites le ayude. Estas empresas cobran por peso, por lo que enviar sus pico satélites es «barato».

Estos satélites se fabrican en las oficinas que Fossa tiene en la Gran Vía de Madrid. El modelo de negocio de Fossa es cobrar, generalmente por suscripción, a la empresa que utiliza sus satélites. «Hay otros modelos en los que se utiliza la infraestructura de forma dedicada y también se puede vender el satélite», explica Fernández, que asegura que son satélites muchísimo más ágiles que los tradicionales, tanto en desarrollo como en vida. «Un satélite tradicional suele tener una vida útil entre 10 y 20 años, mientras que esos pico satélites tiene una vida útil de entre 3 y 7». Cuando entran en la atmósfera tras cumplir su ciclo, «se desintegran, por lo que no generan basura espacial», defiende.