Triplicar o tempo de conexión dos satélites coas estacións terreas a prezo 'low cost'

A investigación en proxectos espaciais está centrada na maioría dos casos nos satélites, xa sexa no desenvolvemento de novos subsistemas ou de novos experimentos. Sen embargo, é a investigación no segmento terreo a que permite avanzar na solución de problemas na comunicación cun custe moito menor que o de facer modificacións no propio satélite. É neste campo onde centrou a súa tese Antonio J. Vázquez, que investigou as melloras a introducir nas estacións de Terra en operacións de satélites de tipo Cubesat que poden aumentar en gran medida a calidade e o tempo de comunicación co satélite. O enxeñeiro propuxo un sistema de comunicación empregando dúas antenas de xeito simultáneo para poder recibir correctamente o sinal de satélites que presentan unha rotación alta na súa órbita.

Probada na estación terrea do proxecto XaTcobeo, a idea sería aplicar o soft-handover á rede de estacións GENSO, o que reduciría “considerablemente o custe de implementación”. “Empregar varias estacións en rede fronte a unha única cun sistema de diversidade reduce en gran medida os custes, xa que o sistema único precisa máis equipos e de maior calidade, así como un maior esforzo de deseño. Coas melloras no software da rede GENSO unicamente será necesaria unha estación sinxela que se complementa mediante diversidade coas estacións máis achegadas. A redución de custes para a misión sería máis da metade do orzamento da estación terrea e incluso sería viable desenvolver unha misión sen estación terrea propia, o que melloraría aínda máis as cifras”, asegura Vázquez.

De 20 minutos a máis dunha hora

Pensado para crear unha rede coordinada de estacións polo mundo para elevar o nivel de cobertura de misións de espazo baseadas en CubeSats e liderado pola Axencia Espacial Europea (ESA) e o ISEB (International Space Education Board), o proxecto GENSO na actualidade utiliza o resto de estacións como respaldo para recibir máis datos doutros países, pero limita o tempo de comunicación directa co satélite a intervalos de como máximo 20 minutos. Ao introducir o soft-handover dáse unha transferencia suave da conexión co satélite entre distintas estacións, de forma que non se interrompa a comunicación con Terra ao perder a cobertura e que se conecte de xeito simultáneo a outra terminal.

O investigador estudou a viabilidade da introdución dese concepto na rede GENSO, propuxo os esquemas para a súa implantación e o impacto potencial das melloras na misión. A conclusión: non só se poderían establecer comunicacións de maior calidade e de máis dunha hora sen cortes entre centro de control e satélite, senón que achega unha gran flexibilidade para a planificación da misión e permitiría realizar experimentos que requiran máis datos, como a descarga de imaxes de alta resolución. “Triplica o tempo máximo de pase, pasando de 20 minutos a máis dunha hora. Sen embargo, estes non son os límites máximos de mellora e a tese presenta o método para buscar novas estacións de xeito efectivo”, explica Vázquez. Pero é que, ademais, “é posible mellorar considerablemente a calidade das comunicacións aínda mantendo os 20 minutos de tempo máximo de pase. Xa que a cobertura temporal da rede de estacións é dun 45% na actualidade fronte ao 3% da misión uni-estación, se os centros de control en Terra comunican co satélite traballando con elevacións altas a conexión mediante soft-handover consegue pases de maior calidade, mellorando en máis de 10 dB a marxe de enlace”.

Un aliciente para liñas futuras

A tese fai un estudo en profundidade sobre a migración da misión uni-estación a unha misión en rede caracterizando os enlaces entre as entidades que forman parte do sistema, o que permite comprender as implicacións da introdución de internet como enlace intermedio entre operador e satélite. Vázquez fixo o deseño para unha primeira implementación da capacidade de soft-handover na rede GENSO, en base aos estándares ECSS, “dende a súa especificación técnica ata a descrición da operación, detallando todos os bloques necesarios, e a planificación coas tarefas a desenvolver”. Estas melloras abren portas a un gran número de aplicacións potenciais: operación de satélites sen control de actitude, que rotan libremente; preparación para problemas non previstos no enlace; minimización da potencia a bordo; soporte de novos experimentos… pero ademais é “un aliciente para liñas futuras, sendo a máis evidente a automatización das operacións debido ao incremento considerable do tempo de visibilidade do satélite por parte da rede de estacións”.

Antonio J. Vázquez leva os últimos cinco anos traballando nos diferentes proxectos de espazo desenvolvidos pola Universidade de Vigo. Foi responsable do segmento terreo do XaTcobeo, colaborador na parte de estación terrea dos proxectos HumSAT (Humanitarian Satellite), ESMO (European Student Moon Orbiter) e ESEO (European Student Earth Orbiter) e responsable de Soporte e Operacións de GENSO, no que leva involucrado os últimos catro anos e que o levaron a ser coautor de varios artigos sobre a rede publicados tanto no ESA Bulletin como en congresos internacionais.