Los satélites Starlink de SpaceX podrían dificultar la navegación del ejército de EE. UU.

Vista de la Tierra desde Starlink de SpaceX espaciox

SpaceX ya ha lanzado más de 700 satélites Starlink, y miles más estarán en línea en los próximos años. Su misión principal es proporcionar Internet de alta velocidad prácticamente en todo el mundo, extendiéndolo a muchos lugares remotos que han carecido de un servicio confiable hasta la fecha.

Ahora, una investigación financiada por el Ejército de EE. UU. ha concluido que la creciente mega-constelación podría tener un propósito secundario: duplicarse como una alternativa al GPS de bajo costo, alta precisión y casi inviolable. El nuevo método utilizaría los satélites Starlink existentes en órbita terrestre baja (LEO) para proporcionar servicios de navegación casi globales.

En un no revisado por pares papel , Todd Humphreys y Peter Iannucci de la Laboratorio de Radionavegación en la Universidad de Texas en Austin afirman haber ideado un sistema que utiliza los mismos satélites, aprovechando las señales tradicionales de GPS, para brindar una precisión de ubicación hasta 10 veces mejor que el GPS, en un sistema mucho menos propenso a la interferencia.

Señales débiles

El Sistema de Posicionamiento Global consiste en una constelación de alrededor de 30 satélites que orbitan a 20.000 kilómetros sobre la Tierra. Cada satélite transmite continuamente una señal de radio que contiene su posición y la hora exacta de un reloj atómico muy preciso a bordo. Los receptores en tierra pueden comparar cuánto tardan en llegar las señales de varios satélites y calcular su posición, normalmente con una precisión de unos pocos metros.

El problema con el GPS es que esas señales son extremadamente débiles cuando llegan a la Tierra y son fácilmente superadas por interferencias accidentales o guerra electrónica. En China, misteriosos ataques de GPS han falsificado barcos con éxito en ubicaciones falsas, mientras que las señales de GPS se interfieren regularmente en el Mediterráneo oriental.

El ejército estadounidense depende en gran medida del GPS. El año pasado, el ejército de EE. Comando de Futuros , una nueva unidad dedicada a la modernización de sus fuerzas, visitó el laboratorio de Humphreys para hablar sobre una startup llamada Coherent Navigation que él había cofundado en 2008. Coherent, cuyo objetivo era utilizar las señales de los satélites Iridium como una alternativa aproximada al GPS, fue adquirida por Apple en 2015 .

Me dijeron que el Ejército tiene una relación con SpaceX [firmó un acuerdo para probar Starlink para mover datos a través de redes militares en mayo] y me interesaría hablar con SpaceX sobre el uso de sus satélites Starlink de la misma manera que usé estos viejos Iridium ¿satélites? dice Humphreys. Eso nos consiguió una audiencia con gente de SpaceX, a quienes les gustó, y el Ejército nos dio un año para investigar el problema. Comando de Futuros también proporcionó varios millones de dólares en fondos .

El concepto de utilizar satélites LEO para la navegación no es nuevo. De hecho, algunas de las primeras naves espaciales estadounidenses lanzadas en la década de 1960 fueron satélites Transit que orbitaban a 1.100 kilómetros y proporcionaban información de ubicación para barcos y submarinos de la Armada. La ventaja de una constelación LEO es que las señales pueden ser mil veces más fuertes que las del GPS. La desventaja es que cada satélite puede servir solo a una pequeña área debajo de él, por lo que una cobertura global confiable requiere cientos o incluso miles de satélites.

Actualizar y mejorar

Construir una red completamente nueva de satélites LEO con relojes ultra precisos sería una tarea costosa. puesta en marcha del Área de la Bahía Sistemas de espacio de sala planea hacer precisamente eso, con el objetivo de lanzar una constelación de al menos 300 satélites Pulsar en los próximos seis años.

La idea de Humphreys e Iannucci es diferente: utilizarían una actualización de software simple para modificar los satélites de Starlink para que sus capacidades de comunicación y las señales GPS existentes pudieran proporcionar servicios de posición y navegación.

Afirman que su nuevo sistema puede incluso, contrariamente a la intuición, ofrecer una mayor precisión para la mayoría de los usuarios que la tecnología GPS en la que se basa. Esto se debe a que el receptor GPS de cada satélite Starlink utiliza algoritmos que rara vez se encuentran en los productos de consumo, para señalar su ubicación en unos pocos centímetros. Estas tecnologías aprovechan las propiedades físicas de la señal de radio GPS y su codificación para mejorar la precisión de los cálculos de ubicación. Esencialmente, los satélites Starlink pueden hacer el trabajo pesado de cómputo para sus usuarios a continuación.

Los satélites Starlink también son esencialmente enrutadores de Internet en el espacio, capaces de alcanzar 100 megabits por segundo. Los satélites GPS, por otro lado, se comunican a menos de 100 bits por segundo.

Hay tan pocos bits por segundo disponibles para las transmisiones de GPS que no pueden permitirse el lujo de incluir datos nuevos y muy precisos sobre dónde están realmente los satélites, dice Iannucci. Si tiene un millón de veces más oportunidades de enviar información desde su satélite, los datos pueden estar mucho más cerca de la verdad.

El nuevo sistema, que Humphreys llama navegación LEO fusionada, utilizará cálculos instantáneos de órbita y reloj para ubicar a los usuarios con una precisión de 70 centímetros, estima. La mayoría de los sistemas GPS en teléfonos inteligentes, relojes y automóviles, en comparación, solo tienen una precisión de unos pocos metros.

Pero la ventaja clave para el Pentágono es que la navegación LEO fusionada debería ser significativamente más difícil de interferir o falsificar. No solo sus señales son mucho más fuertes a nivel del suelo, sino que las antenas para sus frecuencias de microondas son unas 10 veces más direccionales que las antenas GPS. Eso significa que debería ser más fácil captar las verdaderas señales de satélite que las de un bloqueador. Al menos esa es la esperanza, dice Humphreys.

Según los cálculos de Humphreys e Iannucci, su sistema de navegación LEO fusionado podría proporcionar un servicio de navegación continua al 99,8 % de la población mundial, utilizando menos del 1 % de la capacidad de enlace descendente de Starlink y menos del 0,5 % de su capacidad energética.

Creo que esto podría conducir a una solución más robusta y precisa que el GPS solo, dice Todd Walter del Laboratorio de GPS de la Universidad de Stanford, que no participó en la investigación. Y si no tiene que modificar los satélites de Starlink, ciertamente es una forma rápida y sencilla de hacerlo.

La tecnología de navegación tampoco se limita solo a los satélites de SpaceX. La constelación OneWeb en quiebra que el gobierno del Reino Unido está comprando también podría servir como sistema de navegación de cosecha propia , dice Iannucci, aunque Starlink está ahora mismo en la pole position.

Sin embargo, la navegación LEO fusionada tiene sus inconvenientes. No se espera que la megaconstelación inicial de Starlink opere por encima de los 60 grados de latitud, lo que significa que los residentes de Helsinki podrían perderse sus beneficios, al igual que los soldados en cualquier futura región ártica o antártica en disputa.

Usar el sistema en tierra también significaría confiar en la propia antena Starlink de SpaceX, descrita por el CEO Elon Musk como una antena. OVNI en un palo , y probablemente muy caro, en lugar de chips GPS baratos que pueden caber en teléfonos inteligentes y relojes. Cualquier futuro servicio de navegación LEO fusionado, a diferencia del GPS, también tendría un precio significativo, sobre todo porque SpaceX necesita comenzar a ver un retorno de su enorme inversión en Starlink. . Por estas razones, no todos piensan que es el camino a seguir.

Analizamos este enfoque hace mucho tiempo, y ni las capacidades comerciales ni técnicas tenían sentido, razón por la cual estamos trabajando en una constelación independiente, dice el CEO de Xona, Brian Manning.

Ni el Comando de Futuros del Ejército de EE. UU. ni SpaceX respondieron a las solicitudes de comentarios, pero los investigadores de UT esperan que Musk vea el valor de la nueva tecnología. Aquí existe el potencial de cambiar realmente la navegación en todo el mundo, dice Iannucci.

Corrección: Modificamos el titular. .

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