En las entrañas de la fábrica gallega donde se diseña la primera constelación de satélites 5G española

Este último caso es el campo de trabajo de Sateliot, una compañía con sede en Barcelona y fundada en 2018 que tiene el foco puesto en la creación de una constelación de satélites utilizando conectividad 5G, la misma que hoy por hoy está presente en la mayoría de teléfonos móviles. Promete proporcionar conexión a internet a pequeños dispositivos "de unos pocos euros" desperdigados en cualquier zona del mundo donde la única fuente energética es una pila que se cambia cada 5 años.

"Desde controlar la temperatura en los contenedores de transporte marítimo hasta monitorizar el comportamiento de una vaca de ganadería extensiva", ha explicado a EL ESPAÑOL - Omicrono Jaume Sanpera, CEO y cofundador de Sateliot. Desde el prisma tecnológico, la compañía catalana es la responsable del diseño y desarrollo de la radio, donde se incluyen las antenas y el módulo de telecomunicaciones basado en 5G.

Satélite de Sateliot en la sala blanca de Alén Space Cedida Nigrán (Pontevedra)

Del resto del trabajo está encargada la gallega Alén Space, con sede en la localidad pontevedresa de Nigrán, y que recientemente ha sido adquirida por la también española GMV. Allí, en medio de un clúster de compañías dedicadas a la rama aeroespacial, se lleva a cabo el diseño del resto del satélite incluyendo el sistema de propulsión y a excepción de los paneles solares, firmados por la malagueña DHV. 

Diseñar el satélite

Sateliot y Alén Space llevan trabajando en el desarrollo de los satélites desde el 2019. "Al principio era más una cuestión de descubrimiento y demostración", ha señalado Alberto González, director de tecnología de Alén Space, durante la visita a las instalaciones pontevedresas. La segunda fase fue "definir entre las dos compañías cuál iba a ser el camino hacia la constelación".

Todo ese trabajo consiste en un largo y profundo proceso de intercambio de conceptos e ideas. "Hicimos una serie de estudios de cómo sería esa constelación de una manera lo más optimizada posible para llegar al nivel de servicio que el satélite estaba buscando". El equipo de ingeniería de sistemas de Alén Space se encargó de capturar esos requisitos, planteó las diferentes arquitecturas y realizó los análisis necesarios junto con el equipo de satélites para dar con la fórmula.

Entre los retos más relevantes, la gestión térmica en el espacio supone uno de los grandes desafíos técnicos para cualquier compañía. Cada uno de los satélites soportará 14 ciclos de calentamiento y enfriamiento por día, coincidiendo con el número de órbitas alrededor de la Tierra. "Puede pasar desde 60 bajo cero a 60 sobre cero en cuestión de minutos", ha explicado González. "Son unas condiciones bastante exigentes para la electrónica".

Estos mismos ciclos son también los que experimenta la batería integrada a bordo. "Es el componente que más sufre". Alén Space ha diseñado el satélite de Sateliot para que la carga de la pila nunca caiga por debajo del 20% en los periodos de sombra y, de esta forma, asegurar la misión. Y aseguran que mejorarán la autonomía en próximos diseños

A partir de ese planteamiento teórico, el siguiente paso consiste en bajar el concepto a tierra y comenzar a trabajar en otros aspectos clave en el plano de la operación. Por ejemplo, conocer cuántos minutos tienen que trabajar al día para dar cobertura a las diferentes zonas objetivo y, de esta forma, dimensionarlos en el plano de las especificaciones.

Proceso de diseño del satélite de Sateliot en Alén Space Izan González Nigrán (Pontevedra)

Resueltos aspectos como la generación eléctrica a través de los paneles solares y el sistema de propulsión —en este caso eléctrico— para posicionar correctamente el satélite, el trabajo de Alén Space y Sateliot gira en torno al software. Es el segundo pilar sobre el que se sustenta cada uno de los orbitadores que saldrán de la factoría gallega y con el que se gestiona la práctica totalidad de la operación.

Los satélites están finamente programados para contar con el máximo nivel de autonomía posible. De hecho, si no ocurre ningún problema durante el vuelo, la operación consiste en una mera supervisión y monitorización de la telemetría que llega a tierra gracias a una antena UHF y otra en la banda de los 2 GHz.

Las propias plataformas espaciales son las que se encargan de colocarse a 90 grados para dar la máxima cobertura posible —en los 360 grados del globo— con los 4 satélites de la primera tanda. También asumirán el trabajo de conectarse a las estaciones en tierra firme y de ir posicionándose en el espacio para cubrir sus necesidades energéticas y los requerimientos de conectividad comercial.

Pero, sin duda, donde se encuentra la verdadera innovación de la constelación es en la radio que cada uno de los satélites lleva a bordo. Se trata de una antena —cuya colocación y tecnología son secretos industriales— capaz de conectarse a esos pequeños dispositivos tan económicos en la superficie terrestre. Todo ello bajo cobertura 5G y gracias a su posicionamiento en una órbita baja que garantiza la mínima latencia y buena calidad de conexión.

Prototipo de la radio (parte superior izquierda del dispositivo) para pruebas en tierra Izan González Nigrán (Pontevedra)

Todo este trabajo de investigación y desarrollo no termina nunca. La compañía catalana se encuentra permanentemente trabajando en mejorar todas las capacidades y especificaciones de su radio."La payload no es algo estático, sino que se irá actualizando", mencionó Marco Guadalupi, CTO de Sateliot.

"El estándar 5G evoluciona y muchas veces salen nuevas funciones que hay que integrar". Desde el comienzo del diseño, esta ha sido una de las características que desde Sateliot más han tenido en cuenta. "La radio está definida por software por lo que podemos ir añadiendo las novedades y corrigiendo errores".

La compañía gallega ya tiene prácticamente listos los primeros 4 satélites formados por 6 unidades de Cubesat. Esta arquitectura se basa en cubos de 10x10x10 centímetros como unidad mínima y se ha convertido en un estándar internacional esencial para las compañías que necesitan ajustar al máximo los costes. La siguiente generación llegará hasta los 12 Cubesats y es muy posible que continúe creciendo.

El último de los satélites en salir de la cadena de producción se encuentra inmerso en las pruebas de vibración, que los realizan en las instalaciones de una empresa aledaña dentro del mismo polígono industrial de Nigrán. La estandarización y exigencia llega a tal nivel que los orbitadores se someten a una vibración que simula la del cohete desde donde despegarán al espacio.

"Cada modelo de lanzador tiene su propio patrón de vibración", explicó en esta ocasión Guadalupi. "Es un requisito que nos pone SpaceX para validar la tecnología antes de integrarla en el cohete". Por su parte, las pruebas de vacío —otro de los exámenes finales— se realiza en la Universidad Carlos III de Madrid.

SpaceX y PLD Space

El lanzamiento de estos 4 primeros satélites está previsto para antes del verano. Será a bordo de un cohete Falcon 9 de SpaceX, que despegará desde la Base de la Fuerza Espacial de Vandenberg en California (Estados Unidos).

Antes de llegar a territorio norteamericano, los satélites deberán viajar primero a Alemania para su integración dentro del deployer (desplegador, en español) que será el encargado de alojar a los orbitadores para integrarse dentro del Falcon 9. Se trata de un dispositivo estandarizado y sólo compatible con el lanzador de SpaceX. "Es básicamente plug and play con el cohete", afirmó Guadalupi.

"Cuando se abre la compuerta del lanzador, un muelle se suelta y expulsa fuera del deployer a cada uno de los satélites en el momento justo". En este momento entra en juego el sistema de estabilización y, posteriormente, el propulsor eléctrico integrado para separarlos en órbita.

Cohete Falcon 9 de SpaceX despegando Reuters Omicrono

En paralelo, Sateliot se encuentra trabajando ya en la segunda tanda de satélites que estará compuesta por 12 unidades y con la intención de lanzarse en la segunda mitad del próximo 2025. Además de los cambios e iteraciones tecnológicas internas, también están preparando un nuevo método de despliegue más personalizado y preciso.

"Consiste en integrar los satélites en una pequeña nave espacial que irá dentro del cohete", presumiblemente otro Falcon 9 de SpaceX. "Del desarrollo se encargará una compañía que tiene la sede en las cercanías de Alén Space y está especializada en esta tecnología". De esta forma y empleando el motor de la nave, se pueden colocar los satélites en el plano orbital deseado, independientemente de dónde el cohete la despliegue.

Desde Sateliot también indican la importancia de tener un lanzador más pequeño. "Como el cohete Miura 5 de PLD Space, por ejemplo". La principal ventaja es que pueden realizar un viaje prácticamente a la carta donde eligen la hora de despegue y el plano orbital. En SpaceX, a no ser que se contrata el lanzamiento en exclusiva, todos esos parámetros se comparten entre el resto de las cargas que van a bordo.

Una conectividad global

Para llevar a cabo sus aplicaciones comerciales previstas, la compañía catalana ha creado un nuevo estándar de comunicaciones denominado Store&Forward (almacenar y enviar, en español). Consiste en guardar la información captada por los equipos y sensores de los clientes en tierra firme para luego enviarlo a las estaciones de recepción. Sateliot trabajará con varios proveedores en esta rama repartidos por todo el mundo.

Jaume Sanpera (izquierda), CEO de Sateliot, junto a Marco Guadalupi, CTO Nigrán (Pontevedra)

Los 4 primeros miembros de la constelación proporcionarán cobertura en cada punto del planeta una vez al día. En este caso puede proveer a sectores con necesidades de información poco exigente en el plano temporal. Por ejemplo, registrando la humedad de la tierra en diferentes puntos de una explotación agrícola.

"En agricultura hay sensores adaptados a cada tipo de cultivo que dan 20 parámetros diferentes". Dispositivos que cuestan menos de 10 euros y que les dura la batería más de 5 años. "Los clavas en la tierra y comienzan a enviar datos, se puede ahorrar un 40% de agua en según qué tipos de plantación". Y todos ellos pueden conectarse a una constelación por muy poco.

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"En la ganadería, principalmente hemos visto usos en el vacuno", ha indicado Sanpera. "En países de América del Sur, donde se produce más carne, las vacas suelen pastar sueltas por el campo" y tienen el potencial de incorporar sensores. "Se puede ver si una vaca está enferma aplicando ciertos algoritmos de inteligencia artificial para actuar con la máxima rapidez y también cuando van a parir".

Sin embargo, el grueso de dispositivos requiere una frecuencia de paso del satélite algo más elevada. Algo que Sateliot conseguirá a partir del año que viene con los 16 sistemas que tendrá en órbita y que proporcionarán frecuencias de paso horarias. Conseguirá incrementar su capacidad a medida que la flota vaya aumentando —planean 60 unidades más en 2027— hasta llegar a los 108 satélites y alcanzar entonces la conectividad en tiempo real.

Algunos de los casos que han identificado están muy relacionados con el mundo de la logística. Por ejemplo, en la necesidad de conocer el geoposicionamiento, la temperatura —en caso de que sea controlada— y si se ha abierto la puerta de los contenedores marítimos. "Todo por unas pocas decenas de euros y con un mantenimiento mínimo", asegura Jaume Sanpera. Existen soluciones en la actualidad similares, pero utilizando dispositivos de centenares de euros.

Otro de los pilares de la tecnología es que se basan en un estándar 5G por el que han apostado algunas compañías tan importantes como Qualcomm. De hecho, Sateliot participa en un programa de aceleradoras con esta compañía estadounidense de procesadores y es muy posible que los smartphones dentro de poco tiempo puedan contar con algún tipo de conectividad satelital.

Recreación de la constelación de satélites de Sateliot Cedida

Lo que aporta el estándar 5G es que muchos fabricantes de todo tipo y tamaño puedan diseñar sus sensores compatibles, algo que todavía hoy es imposible realizar porque cada sistema de comunicación satelital es propietario y sólo funciona con unos pocos equipos proporcionados siempre por la compañía. "Nosotros sólo ponemos la constelación y operamos el satélite, no participamos en los datos que pasan a través de ellos. Esto multiplica las posibilidades".

Sateliot tiene ya un acuerdo con Telefónica para proporcionar conectividad roaming espacial. Al que los clientes, en un primer momento en la rama IoT, podrán acogerse para comenzar a utilizar la constelación a finales de este mismo 2024. "Es algo absolutamente disruptivo, lo estamos diseñando para que tenga un coste insignificante". Junto con las operadoras, el precio mayorista que tendrá este servicio será de aproximadamente 1 euro al mes.