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Enhanced Navigation in Space

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Receptor por «software» de bajo coste, flexible y seguro basado en Galileo para contribuir a misiones espaciales

Un grupo de ingenieros financiado con fondos europeos trabaja para ampliar la flexibilidad y las ventajas en costes de los receptores del Sistema Mundial de Navegación por Satélite que funcionan mediante «software» para proporcionar a las astronaves capacidades de navegación totalmente integradas, desde las órbitas bajas hasta las órbitas altas de la Tierra y, potencialmente, más allá.

Espacio

En el espacio, los receptores GNSS (Sistema Mundial de Navegación por Satélite) permiten la navegación por satélite y la determinación precisa del tiempo, las órbitas y la actitud. El proyecto ENSPACE, financiado con fondos europeos, ha dado pasos de gigante en el desarrollo de una tecnología GNSS basada en «software» compatible con Galileo y especialmente pensada para el sector de mercado de los satélites pequeños, uno de los que crece más rápidamente en la «nueva era espacial». Los receptores GNSS basados en «software» permiten definir un nuevo concepto para el espacio. Esta es una actividad que la empresa Qascom, entidad coordinadora del proyecto, inició en la NASA en 2016. El experimento se basaba en el uso de una plataforma de radio definida por «software» de la NASA llamada SCaN, instalada en el exterior de la Estación Espacial Internacional (EEI). Al principio, el banco de prueba de SCaN proporcionó un laboratorio en órbita situado en la EEI para desarrollar una tecnología de radio definida por «software» con el fin de realizar experimentos mejorados sobre navegación y comunicaciones. «En ENSPACE, hemos desarrollado este concepto e invertido en una nueva tecnología GNSS basada en “software” que se ha instalado sobre “hardware” disponible comercialmente y, además, es compatible con otros componentes de sistema en un chip», explica Samuele Fantinato, director de la Unidad de Navegación Avanzada de Qascom. «Nuestro objetivo es proporcionar un producto de referencia para navegación, posicionamiento y seguimiento del tiempo para misiones espaciales que requieran una tecnología de “software” flexible, segura y de bajo coste», añade Fantinato. En comparación con los circuitos integrados, la versión de «software» ofrece una gran flexibilidad de diseño, se adapta rápidamente a las necesidades del espacio y permite personalizar las aplicaciones GNSS a los requisitos de cada misión.

Problemas principales en el espacio

En el espacio, los receptores GNSS deben funcionar en entornos muy distintos de los que rodean a los receptores que se encuentran en tierra. «Determinar la posición de un satélite con precisión en el espacio es bastante sencillo para quienes vuelan en órbitas bajas de la Tierra. A altitudes mayores, como en órbitas geoestacionarias o misiones interplanetarias, la variabilidad de la señal se vuelve importante. Añadir nuevas constelaciones podría aumentar la precisión en esas órbitas», explica Fantiato. Los miembros del proyecto han propuesto nuevas técnicas para mejorar la navegación, el posicionamiento y la seguridad en el espacio. Las partículas cargadas y los rayos gamma son otro problema para los receptores GNSS. La tecnología GNSS basada en «software» de ENSPACE incluye técnicas y redundancia lógica integradas que ofrecen una precisión más sólida en el posicionamiento en caso de que se produzcan acontecimientos de radiación. «La experimentación de ENSPACE también ha mostrado las ventajas del posicionamiento mediante instantáneas en tierra; una técnica para determinar la posición del receptor GNSS utilizando un intervalo muy breve de la señal de satélite recibida. En este caso, se podría basar la tecnología en una carga de navegación por satélite con el “software” y “hardware” mínimos para recoger las señales muestreadas y transmitirlas al suelo», explica Alessandro Pozzobon, director de Qascom. Actualmente, los investigadores planean posibles desarrollos de las técnicas para paliar la vulnerabilidad de los receptores GNSS frente a interferencias intencionadas y suplantaciones. «Proporcionar cierto nivel de autenticación para abordar las suplantaciones de GNSS garantiza un posicionamiento preciso y una navegación fiable que va más allá de los servicios GNSS actualmente avanzados», comenta Fantinato. El receptor basado en Galileo está integrado en la misión CubeSat BOBCAT-1 que se desplegó recientemente desde la EEI. Después de validar su funcionamiento en el espacio, los investigadores trabajarán para seguir desarrollando la tecnología y transformarla en un producto de receptor GNSS completo. Además, estudiarán la posibilidad de adaptar el receptor a las lanzaderas o los satélites en órbita alrededor de la Luna.

Palabras clave

ENSPACE, espacio, satélite, navegación, Qascom, Galileo, GNSS, NASA, radio definida por «software», BOBCAT-1, economía espacial

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