Conectividad en el Espacio

Katia Paredes Palacios    13 abril, 2021

Hoy en día es difícil concebir la vida sin internet. Esta presente desde los usos más cotidianos como consultar la temperatura en el móvil, o enviar un e-mail, hasta usos más especializados como por ejemplo en el campo de la medicina o en laboratorios de investigación. Cubriendo cada vez más espacios geográficos con una mejor calidad de servicio. Esta misma lógica nos hace evidenciar la fuerte necesidad de internet en el espacio. A continuación, explicaremos como funciona la internet en la ISS (International Space Station).

La Estación Espacial Internacional (ISS)

La Estación Espacial Internacional se encuentra a 340 km de la Tierra y tarda en orbitar la Tierra alrededor de 90 min a 7.7 km/s. En el 2010,  la NASA ofreció por 1era vez acceso a Internet en la ISS y así  los tripulantes pudieron conectarse. Para hacer los accesos más seguros y no poner en riesgo las operaciones que se llevan a cabo en la ISS, la conexión a Internet es en modo remoto y se realiza a través de un enlace satelital hacia un ordenador en Houston –  Estados Unidos. Este avance sirvió para mejorar la operación y el reporte de todos los procesos científicos y de investigación que se realizan en la estación. Además mejoró en gran medida la calidad de vida de los tripulantes, al reducir la sensación de aislamiento cuando están a bordo en misión espacial.

Figura 1: Primer tweet enviado desde el espacio por el astronauta TK Creamer

Conectados desde el espacio

La conexion a Internet en el espacio se basa en la utilización de la red de satélites de seguimiento y retransmisión de datos. Los ingenieros e investigadores de la NASA en Tierra usan los mismos satélites para comunicarse con los astronautas en la Estación Espacial Internacional.

A continuación pasaremos a explicar brevemente las orbitas por donde transitan los satélites para poder entender más adelante como funciona la internet en la estación espacial

Tipos de órbitas terrestres

“Hay tres regiones principales del espacio cercano que se usan para la tecnología espacial, y se clasifican principalmente, según su altitud sobre la superficie de la Tierra”,  explicó al programa “The Bottom Line”( de la BBC) Marek Ziebart, profesor de Geodesia Espacial de University College London.

  • LEO (Low Earth Orbit) de 160 a 2 000 kilómetros de altitud: “El tipo de satélites que operan ahí son los de reconocimiento militar, espionaje y otras aplicaciones de imágenes y ahora, cada vez más, la nueva generación de los de comunicaciones”. En esta orbita se encuentra transitando el ISS
  • MEO (Medium Earth Orbit) de 2 000 hasta < 35 786 kilómetros de altitud: “Allá están más que todos los satélites de navegación, como GPS, Galileo, etc.
  • GEO (Geostationary Orbit) u órbita ecuatorial geoestacionaria- está a 35 786 kilómetros de altitud: “Es principalmente ahí donde operan los grandes satélites de comunicación”.
Figura 2: Tipos de órbitas terrestres (CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons)

Navegar por Internet desde el espacio

Cuando un astronauta que se encuentra tripulando la ISS   hace clic en un enlace en un sitio web en el espacio. Esa solicitud viaja primero a una red de satélites geosincrónicos de retransmisión que están a 35 786 km de la Tierra. Los satélites luego envían la señal a un receptor en la Tierra (Estación de Comunicación Espacial) que procesa la solicitud antes de devolver la respuesta por el mismo camino.

Por tanto, la distancia total recorrida por los datos a bordo de la ISS y la señal de respuesta que devuelven es aproximadamente 150.000 km. Las latencias de emisión son de medio segundo lo cual representa aproximadamente 20 veces más que la media de conexion por cable en Tierra.

Otra forma de pensar acerca de la conexión a Internet desde el espacio es como “acceso remoto a Internet a través de una computadora terrestre”. El ancho de banda es bastante aceptable a pesar que como mencionamos previamente el ping es muy alto en relación a los estándares acostumbrados en Tierra.

Para conectarse, los astronautas se conectan al mismo canal que se utiliza para todo tipo de comandos en la ISS. Dan Huot de la NASA dijo “Es la constelación de satélites que usamos para todas nuestras operaciones de naves espaciales… Se utiliza para distintas cosas, no sólo para acceso a Internet, sino también cualquier telemetría. Básicamente, cualquier dato de los sistemas de naves espaciales que llegan a la estación o se envíen. Un cambio de temperatura es un comando bastante sencillo que es prácticamente instantáneo. Y aunque las velocidades de Internet pueden ser más lentas que eso, no son lo que se diría terribles. Tienen velocidades decentes…Tenemos la capacidad de enviar y recibir grandes archivos de vídeo. Estamos enviando Gigas y Gigas de video todos los días desde enlaces en vivo de la propia tripulación. […] Tenemos ancho de banda suficiente para enviarlo a Tierra sin sobrecargar el sistema “.

Como mencionó Huot, los astronautas también necesitan el enlace satelital para transmitir grandes cantidades de datos científicos y contenido en vídeo al centro de control de la misión. Este mismo enlace satelital permite a los residentes de la ISS realizar conferencias de audio y vídeo con la Tierra. Como resultado, solo se puede utilizar una pequeña parte del ancho de banda para navegar y publicar en redes sociales. Por otra parte, aunque el downlink satelital es tan amplio como 300 mbps, el uplink está limitado a 25 mbps.

Satélites europeos utilizados por la ISS

El pasado 13 febrero del 2020 los astronautas a bordo de la ISS instalaron un enlace de radio de alta velocidad para permitir conexiones casi en tiempo real con la Tierra. De esta manera la actualización del laboratorio Columbus de la ESA (European Space Agency) comenzó a transmitir los datos de los experimentos en la Estación a la Tierra casi instantáneamente.

Debido  a esto la ISS empezó a utilizar  la señal a un grupo de satélites geoestacionarios que forman parte del European Data Relay System (EDRS). Esta comunicación es independiente de la NASA. Estos satélites están en constante comunicación con Tierra, por lo que la señal no se interrumpe nunca y permite a la estación tener siempre conexión a Internet en tiempo real.

Apodado ColKa para ” Columbus Ka-band antenna”, el sistema actualizado proporcionará velocidades de hasta 50 mbps para el downlink y hasta 2 mbps para el uplink. Esto permitirá a los astronautas e investigadores beneficiarse de un enlace directo con Europa a velocidades de banda ancha domésticas, entregando una transmisión de video para toda la familia para la ciencia y las comunicaciones.

Fuentes: NASA, ESA, BBC

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