| Artículos | 01 ENE 1999

Alcatel y UPC diseñan comunicaciones para el proyecto de estación espacial internacional

Tags: Histórico
Una odisea del espacio algo hispana
Joan C. Ambrojo.

El astronauta Pedro Duque tendrá compañía española en el espacio . Los sistemas de comunicaciones que conectarán la nave de aprovisionamiento con los satélites de seguimiento, las bases terrestres y la estación espacial internacional ( ISS ) , que se encontrará en órbita alrededor de la Tierra hacia el 2004, tendrán sello " made in Spain " . Un grupo de científicos de la Universidad Politécnica de Catalunya ( UPC ) ha comenzado a diseñar los equipos que construirá en España Alcatel Espacio por encargo de la Agencia Europea del Espacio .

Los ATV ( Automatic Transfer Vehicle ) , vehículos de carga no tripulados, que serán lanzados a partir del año 2003 por cohetes Ariane 5, aprovisionarán periódicamente la estación espacial internacional de alimentos, combustible e instrumentos . El éxito de su perfecto acoplamiento dependerá en buena medida de los sistemas de comunicaciones que están desarrollando los investigadores españoles . Será, sin embargo, un viaje sin retorno . Antes de desintegrarse en la atmósfera estos vehículos corregirán, gracias a los últimos reductos de combustible, la órbita de la estación espacial, que gradualmente perderá altura y, de paso, se llevarán en su regreso final la basura espacial .

El equipo de comunicaciones de las cápsulas permitirá controlar su trayectoria desde la Tierra, a través de la red de satélites TDRSS; la estación espacial calculará la distancia y realizará un seguimiento de su aproximación mediante imágenes de vídeo . ¿ Sencillo ? Todo lo contrario .

Cuando la estación se encuentre en órbita, múltiples transmisiones de radio de todo tipo cruzarán el espacio . Astronautas americanos, rusos, europeos, japoneses y canadienses deberán compartir una banda espectral relativamente pequeña . Ante tal trasiego de señales, las perturbaciones parecen aseguradas . Además, el radar del módulo de servicio ruso Zarya, al que se deberán conectar los ATV, también provocaría, en caso de no evitarlo, fuertes interferencias en las comunicaciones del vehículo de transporte . El peligro es evidente: la degradación de las señales podría suponer, como fatal desenlace, el choque entre la estación y cápsula .

Espectro ampliado

Para evitar cualquier tipo de problema, el modelo de comunicaciones de los transportes ATV se basa en el estándar Space Network de la NASA . Los investigadores de la Politécnica han comenzado a definir y diseñar el sistema para la transmisión de señales de vídeo, el comando de control y el cálculo de distancias de alta resolución de las cápsulas europeas .

Preparan unos sistemas muy robustos que pertenecen a las primeras generaciones de transportadores ( sistemas de control de satélites ) de espectro ampliado . Esta es una técnica capaz de proteger las señales de cualquier tipo interferencia, asegura Gregori Vázquez, del departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones de la UPC y responsable del proyecto .

Hasta ahora los sistemas clásicos estaban basados en subportadoras . Los nuevos transportadores utilizan la tecnología CDMA, preparada para disolver sin compasión las perturbaciones que se puedan generar durante las operaciones de aproximación de la nave . Este concepto, originario del ámbito militar norteamericano, es bastante antiguo . Actualmente se utiliza en la telefonía móvil de Estados Unidos . En el futuro, también se adoptará en Europa, cuando en pocos años el GSM sea sustituido por la moderna tecnología UTMS .

La universidad catalana está diseñando actualmente tres sistemas de comunicaciones para el proyecto de la estación espacial internacional: el PLIST, el PLAST y el TDRSS . El primero se encontrará a bordo de la estación espacial internacional y permitirá la comunicación con su homólogo PLAST del ATV, a través del cual podrá enviarle las órdenes de telecomando en la fase de aproximación final .

Las instrucciones de control del vehículo de transporte desde la Tierra se transmitirán a través de la red de satélites TDRSS ( Tracking Data Relay Satellite System ) al equipo situado en la cápsula . Estos satélites son utilizados habitualmente para asegurar la cobertura y redistribuir las señales de control y las comunicaciones en las misiones espaciales americanas . Opcionalmente, aunque no forma parte del proyecto que nos ocupa, la red de satélites GPS permitirá a los ATV conocer sus coordenadas durante la misión y ayudar al sistema de control global .

Las operaciones de aproximación de la cápsula a la ISS son recogidas por la cámara de vídeo instalada en el vehículo, que envía las imágenes a la estación espacial . Al mismo tiempo, la ISS transmite a la nave un tipo de señal que utiliza para procesar y calcular la distancia que separa ambos artilugios . Esta información sirve para reforzar los datos recogidos por el potente radar instalado en la estación espacial .

Agujas en un pajar

En la fase actual, los científicos están desarrollando unos algoritmos matemáticos que permitirán capturar todos los parámetros de la señal ( frecuencia de transmisión, fase de portadora, etc . ) . Con el objetivo de conseguir su viabilidad económica, los ATV incorporan unas minúsculas antenas que recuperan una señal muy débil, de menos 30 dB; es decir, la potencia de la señal de ruido es 10 . 000 veces superior al mensaje original . Un problema añadido: la nave viaja, girando, a 30 . 000 kilómetros por segundo . El efecto Doppler ( cambio de frecuencia debido al movimiento ) está asegurado . " Sería como buscar una aguja móvil en un pajar " , explica Gregori Vázquez . Los algoritmos matemáticos serán traducidos a subsistemas o bloques enlazados y luego se diseñará cada bloque .

Una vez el sistema esté caracterizado, se diseñarán los circuitos integrados ASIC, muy caros de producir, y más aún cuando deben funcionar correctamente en las duras condiciones del espacio . En este sentido, los ASIC deben cumplir la norma estándar de calidad de la ESA, más exigente que la normativa militar americana: han de soportar vibraciones y presiones de hasta 15 veces la gravedad, altos niveles de radiación y de temperatura . En la segunda fase el modelo estará preparado para el vuelo y será sometido a durísimas pruebas para comprobar si los resultados corresponden a la teoría . Habrán pasado quince meses desde el principio, ya que está previsto que el proyecto esté concluido hacia el año 2000 .

Del culebrón a Internet

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No es la primera vez que Alcatel Espacio y la Politécnica, con larga experiencia en diseño de sistemas inteligentes de comunicación, colaboran en proyectos tecnológicos . En su dilatada relación que supera los diez años han logrado espectaculares hitos . El más reciente fue en febrero del año pasado, cuando se lanzó el satélite para la transmisión de televisión digital Eutelsat Hotbird 4, el primero del mundo que lleva a bordo un chip multimedia . Los españoles se han encargado del diseño y la fabricación del procesador Skyplex .

Fruto de la experiencia y tras el éxito cosechado, ahora preparan la segunda generación de chips multimedia: los Hispanet serán unos procesadores más ligeros y potentes . En los sistemas analógicos es normal la pérdida de parte del ancho de banda . En cambio, los chips multimedia utilizarán siempre todo el canal . De este modo será posible transmitir desde velocidades de 512 Kbits a 8 Mbtis . De paso, multiplicará el número de portadoras y de canales hasta 32 .

Los chips Hispanet, que entrarán en pruebas de laboratorio durante el próximo verano, podrán transmitir Internet y videoconferencias vía satélite .

También es destacable la creación de una velocidad estándar de refresco de la imagen de 6 Mbits, ideal para emitir los populares culebrones: " Son

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