Una web mundial en el espacio

Pedro Luis Martín Olivares – Los satélites pueden conectar el mundo entero a internet, pero los retos empresariales y los problemas técnicos continúan

Una caja de plástico transparente del tamaño de un sofá se encuentra en una fábrica subterránea en los suburbios de Toulouse, en el sur de Francia. En su interior, una boquilla fijada a un brazo robótico gotea con cuidado una capa transparente de los circuitos. Esto es para ayudar a deshacerse del exceso de calor cuando la electrónica comienza a funcionar. Luego la losa que se crea se carga en un carrito y se retira a medida que llega la siguiente pieza electrónica para el mismo tratamiento.

Así es como se ve la producción masiva de satélites. Hacerlos en cantidad es una necesidad para OneWeb. La compañía fue fundada en 2012 y que aún no ha lanzado un solo satélite. Sin embargo, planea tener 900 en órbita para 2027. Eso parece una tarea difícil. Intelsat, la firma que actualmente opera más satélites de comunicaciones que ninguna otra, ha estado presente por 54 años y ha lanzado con éxito 94 satélites.

OneWeb, que es parte de la propiedad de Airbus, un gigante aeroespacial europeo, y SoftBank, un inversor japonés en tecnología, necesita una gran cantidad de satélites porque quiere proporcionar conectividad a internet barata y fácil en todo el mundo. Llevar el acceso a internet a lugares donde escasea o no existe podría ser un gran negocio. Según la consultora Northern Sky Research, cerca de 470 millones de hogares y 3.500 millones de personas carecen de ese acces. OneWeb es una de las pocas empresas que quieren hacerlo y cree firmemente que la mejor manera de ampliar la conectividad es romper con el modelo de usar satélites grandes en órbitas distantes y, en su lugar, desplegar muchos pequeños que se sientan más cerca del suelo.

La velocidad a la que un objeto orbita depende de lo lejos que esté. A una distancia de 380,000 kilómetros la Luna tarda un mes en viajar alrededor de la Tierra. La Estación Espacial Internacional, a unos 400 km hacia arriba, lo hace en una hora y media. En el medio, a una altitud de aproximadamente 36,000 km, hay un punto dulce donde los satélites hacen una órbita una vez al día. Un satélite en esta órbita es, por lo tanto, «geoestacionario»: parece quedarse quieto sobre un punto específico. Casi todo el tráfico de comunicaciones satelitales de hoy en día, tanto los datos como las transmisiones, pasa a través de dichos satélites.

La ventaja de una órbita geoestacionaria es que las antenas que envían datos al satélite y las que reciben datos provenientes de él, no necesitan moverse. La desventaja es que enviar una señal requiere una antena fuerte y de mucha potencia. A la velocidad de la luz, el viaje a la órbita geoestacionaria y viceversa agrega un retraso de medio segundo a las señales. Eso no importa para las transmisiones, pero sí un para la voz, donde la demora puede resultar agotadora y más para algunos tipos de datos. Por otra parte, muchos servicios en línea funcionan mal o no funcionan en absoluto en dicha conexión.

Los barcos, aviones y negocios remotos dependen de las conexiones de Internet en las señales enviadas desde la órbita geoestacionaria, pero este método es demasiado caro para una adopción generalizada. La transmisión de Internet a través de satélites en órbita más cerca del planeta se ha intentado antes. La idea fue popular en el apogeo del auge tecnológico de finales de los años noventa. Tres compañías, Teledesic, Iridium y Globalstar, invirtieron decenas de miles de millones de dólares en la órbita terrestre (leo) de Internet por satélite. Culminó con el colapso de teledésico. Aunque la tecnología de la época funcionó, era muy costosa y, por lo tanto, los servicios ofrecidos también tenían que ser muy costosos. Iridium sobrevivió, pero como proveedor especializado de telefonía por satélite, no es un proveedor de acceso a Internet rápido y barato.

OneWeb se encuentra entre varias empresas que están probando satélites leo nuevamente. SpaceX, una compañía de cohetes fundada por Elon Musk, un emprendedor de tecnología, está resguardada de su sistema propuesto, Starlink, pero el 15 de noviembre los reguladores estadounidenses aprobaron una solicitud de 7,518 satélites a una altitud de 340 km (lo que suma el total por el cual la firma tiene aprobación a casi 12.000). Telesat, una firma canadiense, tiene planes para una constelación de 512 satélites. LeoSat, una startup con patrocinadores japoneses y latinoamericanos, apunta a construir una red de 108 satélites destinada a proporcionar conexiones súper rápidas a las empresas. Iridium, todavía en el juego, lanzará los últimos diez satélites en su nueva constelación de 66 para finales de año. Para no quedarse atrás, una empresa estatal china anunció recientemente la construcción de una constelación de 300 satélites. Dentro de diez años, si todo va según lo planeado, estas nuevas empresas habrán puesto más satélites en órbita por sí mismos que el total lanzado hasta la fecha.

Estas compañías quieren evitar los problemas técnicos de los satélites geoestacionarios al colocar los suyos en una órbita baja, donde los datos tardarán solo unos pocos milisegundos en viajar al espacio y volver. OneWeb afirma que podrían pesar 150 kg y costar unos pocos cientos de miles de dólares, en comparación con una tonelada o más, y decenas o incluso cientos de millones de dólares, para el tipo geoestacionario.

Flotando de una manera muy peculiar.

A 1.200 km, donde OneWeb pretende operar sus primeros satélites, estos no se quedan quietos en el cielo. La sobrecarga de un satélite se hundirá debajo del horizonte siete minutos después. Eso tiene dos consecuencias. Primero, para garantizar que un satélite esté siempre disponible para cualquier usuario, se requieren muchos. Segundo, para hablar con un satélite de este tipo, se necesita una antena que pueda rastrearlo a través del cielo.

Una forma de entender esto es como una red de telefonía celular invertida. En la Tierra, las torres de telefonía celular son fijas; el teléfono de un usuario habla con el más cercano o el menos ocupado, que puede cambiar a medida que el usuario se mueve o el tráfico se altera. En el sistema de OneWeb, cada satélite es una torre celular en movimiento, que gira alrededor de la Tierra de polo a polo en uno de los 18 planos orbitales que parecen líneas de longitud (ver el diagrama). Las 900 celdas, cada una de las cuales cubre un área de poco más de mil kilómetros, recorren la Tierra a 26.000 km por hora. El software inteligente entrega la transmisión de un satélite a otro a medida que se mueven dentro y fuera del alcance.

Hay tres formas de conectarse a dicha red. Una es colocar una antena en una torre celular terrestre, que puede usar los satélites para obtener datos desde y hacia una red de telefonía móvil, en lugar de los enlaces de fibra óptica, microondas o cable que normalmente se usan. La segunda es que los hogares y las empresas tengan en sus propias terminales terrestres, una antena más pequeña y más barata que pueda comunicarse con el satélite. El tercero es para que los vehículos tengan terminales de tierra. Esto podría ser importante para los automóviles sin conductor, que necesitarán transmitir y recibir grandes volúmenes de datos en un área que puede ser más amplia que la cubierta por redes celulares terrestres apropiadas.

En todos los casos, los datos se dirigirán a la Internet más amplia a través de grandes antenas terrestres, llamadas pasarelas. Un correo electrónico enviado desde una casa conectada a una de las nuevas redes de satélites, por ejemplo, viajaría hasta un satélite que pasaba, bajaría a una pasarela y luego a su destino.

Las firmas involucradas hoy esperan superar los obstáculos que enfrenta la generación anterior de firmas leo satelitales, porque construir y lanzar cientos de satélites ahora es mucho más barato. El costo del lanzamiento, en particular, se ha desplomado en la última década con la llegada de mejores cohetes y más competencia. OneWeb tiene un contrato, supuestamente valorado en más de €1 billón o $1,100 millones, para 21 lanzamientos con Arianespace, un consorcio europeo. Las naves Soyuz de fabricación rusa también llevarán de 34 a 36 satélites a la vez desde la Guayana Francesa o Kazajstán. OneWeb puede luego usar Blue Origin, una empresa de cohetes propiedad del fundador de Amazon, Jeff Bezos. También tiene un contrato para lanzar satélites individuales para reemplazar los que se rompen con Virgin Orbit. Virgin Group, como Airbus y SoftBank, es un inversor en la compañía. SpaceX pretende lanzar sus satélites en sus propios cohetes.

Espacio para crecer

El mayor desafío es hacer satélites lo suficientemente rápidos y baratos para llenar estos cohetes. Por lo general, a los fabricantes de satélites les toma dos años construir uno después de que se firmen los contratos. No están a la altura del desafío, dice Jonny Dyer, quien trabajó en un proyecto de Google que primero reunió al equipo de OneWeb, pero se quedó con Google cuando los dos se separaron. «La cadena de suministro no se escala», dice, «No están acostumbrados a trabajar en esos volúmenes, y no están acostumbrados al costo unitario».

OneWeb y SpaceX no solo tienen que crear nuevos satélites, sino que también deben construir un sistema para construir satélites. OneWeb lo ha estado haciendo en Toulouse durante los últimos dos años. Su primer satélite se completó en abril y diez más estarán listos a tiempo para el primer lanzamiento de la compañía, antes de febrero de 2019. Para aumentar la fabricación, OneWeb está construyendo dos copias de su línea de producción en una nueva fábrica en Florida. Espera tener el primer satélite de esta instalación listo antes de marzo de 2019 y aumentar la producción a diez por semana, no mucho después.

El piso de la fábrica en Toulouse tiene estaciones de trabajo separadas para sistemas de propulsión, carga útil de comunicaciones, paneles solares, etc. Los satélites en movimiento se mueven en carritos de robots de una estación a otra. Las cámaras rastrean los componentes y buscan errores, desalineaciones y similares. El cubo terminado tiene aproximadamente el tamaño de una pelota de playa adornada con antenas y paneles solares. Después de la prueba, se envía. El primer lanzamiento tendrá más de un año de retraso. Pero Greg Wyler, el jefe de OneWeb, dice que aún espera ofrecer conectividad en lugares en latitudes más altas del norte, como Alaska y Gran Bretaña, para fines de 2019.

Poner satélites en su lugar es solo una parte del problema. Su utilidad dependerá del diseño y la construcción de antenas para llevar datos a hogares o vehículos que no estén cerca de torres de telefonía terrestre. «El elefante en la habitación… siempre ha sido la terminal terrestre», dice Nathan Kundtz, el ex jefe de Kymeta, que fabrica antenas. El Sr. Kundtz dice que el seguimiento mecánico de los satélites a través del cielo es insostenible si las antenas son asequibles y ampliamente utilizadas. Su firma realiza el seguimiento de forma electrónica. No hay partes móviles, dice. Teledesic fracasó en parte porque no existía tal terminal de tierra a fines de los años noventa. Afortunadamente, la electrónica necesaria se ha reducido en tamaño y costo.

Firmas como Kymeta, junto con al menos otras dos compañías, Phasor e Isotropic Systems, están produciendo antenas planas, electrónicamente «dirigibles», sin partes móviles que pueden enviar y recibir señales de los satélites leo. La antena de Kymeta es la menos ortodoxa. Se basa en el mismo tipo de pantalla LCD que se encuentra en computadoras portátiles y televisores de pantalla plana. En lugar de utilizar los 30,000 píxeles en su pantalla para mostrar imágenes, las utiliza para filtrar e interpretar la señal del satélite al permitir que pase a través de algunos píxeles y bloquearla en otros. Diferentes patrones de píxeles actúan como una lente, enfocando la señal en un receptor debajo de ellos; el patrón cambia hasta 240 veces por segundo, cambiando la forma de la “lente” y, por lo tanto, manteniendo un seguimiento de los satélites en la parte superior. El sistema de Phasor funciona de manera similar, pero utiliza una matriz de microchips controlada electrónicamente para realizar la misma tarea. Isotropic Systems, que ha dicho que está desarrollando una antena que podrá recibir la señal de los satélites de OneWeb, utiliza un sistema óptico más parecido al de Kymeta.

Kymeta y Phasor han dicho que no quieren vender antenas directamente a los consumidores, sino que se enfocarán en negocios, redes celulares, clientes marítimos y de aviación. Isotropic Systems ha anunciado que utilizará su tecnología para producir un «terminal de banda ancha para el consumidor» a tiempo para el lanzamiento de OneWeb. Una vez que estén disponibles, es más probable que los consumidores obtengan las nuevas antenas de tamaño pizza a través de sus proveedores de servicios de Internet. Pero si es demasiado costoso para las personas recibir señales en el terreno, la mayoría de los desconectados del mundo son pobres, las empresas que venden directamente a los consumidores tendrán dificultades. El Sr. Wyler dice que su firma necesita antenas que cuestan $ 200 como máximo para que el negocio del consumidor prospere.

Telesat, la siguiente empresa más grande en términos de tamaño de constelación, está adoptando un enfoque diferente. No planea ofrecer servicios a los consumidores directamente, sino que se está enfocando en llenar los vacíos en las redes celulares, así como en negocios, barcos y aviones. Las compañías de telecomunicaciones especializadas comprarían ancho de banda y lo revenderían. En contraste con los señores Wyler y Musk, y sus aspiraciones de cobertura global, Telesat ha dividido la superficie del planeta en miles de polígonos, y ha modelado exactamente en cuáles tiene sentido financiero ofrecer una conectividad sólida. Esto significa que su constelación necesita menos puertas de enlace caras.

El señor Wyler, en contraste, es conocido como un evangelista de la conectividad. Su primera empresa de internet satelital, o3b (Other 3 Billion), colocó satélites grandes en una órbita más alta, proporcionando una conexión solo un poco más lenta que un satélite leo. Ahora, propiedad de ses, una compañía de satélites más grande, o3b se especializa en proporcionar conectividad a islas que de otra manera están aisladas. El objetivo de OneWeb de conectar a los consumidores está en gran medida en manos de SoftBank, su principal inversor, que posee los derechos exclusivos para vender el nuevo ancho de banda.

Incluso si los nuevos satélites traen internet a personas y partes del planeta que han estado mal atendidas hasta ahora, poner cada vez más objetos en el espacio trae otra serie de dificultades. Los satélites en constelaciones densamente compactas pueden chocar entre sí o con otras naves espaciales. «Si hay miles [de satélites], tendrán una probabilidad mucho mayor de colisionar», dice el Sr. Dyer. “Si hay una colisión en estas órbitas, será un desastre monumental. A 1.000 km, si hay un incidente, estará allí durante cientos de años”. Es probable que los satélites geoestacionarios no se muevan uno con respecto al otro, ya que no se mueven uno con respecto al otro.

Manejar las constelaciones es particularmente difícil, dice el Sr. Wyler, porque cada satélite tiene solo una pequeña cantidad de energía con la que trabajar (equipar a los pequeños con propulsores más grandes sería enormemente costoso). Entonces, incluso si un choque fuera inminente, no habría mucho que se pudiera hacer al respecto. OneWeb ha diseñado su constelación para que los satélites defectuosos salgan de la órbita inmediatamente para evitar este riesgo.

Las nuevas constelaciones también plantearán cuestiones difíciles de la jurisdicción nacional. Los países generalmente tienen el control de los enrutadores que los conectan a Internet terrestre más amplio. Los satélites amenazan ese control. Los reguladores nacionales con los que ha hablado OneWeb están inquietos, dice Wyler, porque crearía una ruta a internet que los países no podrían monitorear. La intención de OneWeb es construir 39 «pasarelas» en el suelo alrededor del mundo que se transmitirán y recibirán tráfico de sus satélites.

El primero está en construcción en Svalbard, una remota cadena de islas noruegas. Estos puntos de acceso, y los planeados por otras firmas, presentan otra dificultad. Algunos países están dispuestos a compartir puertas de entrada con otros países. Otros quieren lo suyo porque les preocupa que los terceros puedan monitorear el tráfico de Internet, posiblemente usándolo para hackear flujos de datos de importancia nacional.

Quedan preguntas sobre si las empresas involucradas pueden hacer todo lo que prometen lo suficientemente barato. Pero si estas empresas tienen éxito, su impacto irá más allá de ayudar a que 3.500 millones de personas estén en línea. El Sr. Musk tiene planes nebulosos para usar Starlink como la base de una red de espacio profundo que mantendrá a las naves conectadas en ruta a Marte y la Luna.

Con una red de satélites que rodean el planeta, los humanos pronto nunca estarán desconectados. Las conexiones a Internet de alta calidad se generalizarán más que el saneamiento básico y el agua corriente. Las empresas de banda ancha leo están intentando reinventar la industria satelital. Pero la infraestructura que están planeando proporcionará una plataforma para que otras industrias también se reinventen.

 

 

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Pedro Luis Martín Olivares
Economía y Finanzas