Satélites Pequeños: La Democratización Del Espacio

¿Qué Son Los Satélites Pequeños?

Como su propio nombre indica, se trata de satélites en miniatura en comparación con los satélites más habituales. Cuando se habla de naves espaciales, el término “pequeño” se usa para describir su masa y tamaño. Así pues, cualquier satélite con una masa inferior a 500 kg (1100 lb) se considera un satélite pequeño, también llamado smallsat o satélite en miniatura.

La tecnología detrás de los satélites pequeños no es nueva, aunque los satélites modernos se diferencian de sus predecesores en muchos aspectos, siendo el más notable de ellos el uso de microelectrónica fácilmente accesible y enfoques de gestión innovadores. Esto permite crear sistemas y servicios de pequeños satélites, que trabajan solos o en constelaciones de satélites, consumiendo mucho menos espacio, dinero y tiempo que las generaciones anteriores, sin sacrificar su capacidad para realizar funciones complejas.

En comparación con el mercado de las naves de gran tamaño, las barreras financieras y tecnológicas para entrar en el mercado de los satélites miniaturizados suelen ser mucho menores. Debido a su diminuto tamaño, su construcción más sencilla y sus mayores posibilidades de lanzamiento, estos pequeños satélites para la observación de la Tierra son asequibles para muchas empresas y organizaciones.

Evolución De Los Satélites Pequeños

Desde sus humildes comienzos como diseños experimentales, los satélites pequeños han recorrido un largo camino hasta convertirse en un tipo de satélites independiente que, ahora, es indispensable para las operaciones espaciales. Los recientes avances en materia de miniaturización, propulsión en el espacio y procesamiento y control a bordo, así como los sistemas de comunicación, han transformado por completo el sector espacial al permitir a los satélites pequeños llevar a cabo tareas complejas que antes sólo podían realizarse con naves de mayor tamaño.

El Explorador de Conexión Ionosférica (ICON, Ionospheric Connection Explorer) es un magnífico ejemplo de la importancia de la tecnología y el diseño de un satélite pequeño. Con su conjunto de instrumentos, esta nave de sólo 272 kg (600 lb) estudia con éxito la ionosfera, el límite dinámico entre la meteorología terrestre y la espacial. Si no fuera por el ICON, se necesitarían dos o más naves en órbita para obtener la misma información ^{ICON. The National Aeronautics and Space Administration (NASA).}.

Tipos De Satélites Pequeños Por Masa Y Tamaño

No existe una categorización universalmente aceptada para definir un satélite de pequeño tamaño, se tienen en cuenta varios factores a la hora de clasificar estas naves espaciales. Estos factores incluyen la masa, el tamaño, la órbita, su uso, la duración de la misión y otros. No obstante, la clasificación más extendida se basa en la masa y el tamaño.

Minisatélites (Minisats)

Los minisatélites suelen pesar entre 100 y 500 kg. Fáciles de producir en masa para sistemas basados en constelaciones, estos pequeños satélites son perfectos para misiones que priorizan la rentabilidad. Los minisatélites se suelen utilizar en constelaciones comerciales de teledetección, servicios de mensajería (como Orbcomm), constelaciones de telecomunicaciones (como OneWeb y Starlink) y meteorología en una órbita terrestre baja (LEO) y superior.

Microsatélites (Microsats)

Un microsatélite estándar pesa menos de 100 kg, incluida la masa propulsora. Aunque se utilizan para fines comerciales reales, pueden tener capacidades limitadas en términos de apuntado, longevidad, etc. La investigación científica y la mensajería son dos ejemplos de pequeñas misiones de satélites de tamaño micro que sacan partido a sus elevadas tasas de revisita y disponibilidad para el usuario.

Nanosatélites (Nanosats)

El valor máximo de masa para que un satélite pequeño sea considerado un nanosatélite es de 10 kg. La construcción de nanosatélites según las especificaciones de CubeSat abre muchas opciones de lanzamiento y garantiza un acceso continuo y rentable al espacio. Estos CubeSats de múltiples unidades tienen una amplia gama de usos potenciales, como experimentos científicos y educativos; sistemas de comunicación, como Sky y Space Global; y redes de teledetección, como LANet.

Picosatélites (Picosats)

Los picosatélites pesan entre 0,1 y 1 kg. Aunque por sí solos tienen una capacidad muy limitada, pueden ofrecer prestaciones notables en formación con otros picosatélites cooperantes, posiblemente combinados con una nave espacial nodriza. Uno de los usos habituales de estas minúsculas naves es el intercambio de datos a través de redes de Internet con otros dispositivos.

Femtosatélites (Femtosats)

El femtosatélite, un invento de las últimas décadas, es un pequeño satélite que utiliza nanotecnología de vanguardia para crear una excepcional miniatura satelital que pesa menos de 100 gramos. Muchas de estas naves han acompañado a otras de mayor tamaño como compañeros de señales operativas. Las principales funciones de los femtosatélites son la captura de imágenes, el ensayo de tecnologías innovadoras, los experimentos biológicos y el aterrizaje en asteroides.

Ventajas De Los Satélites Pequeños

La mayoría de las ventajas de los satélites pequeños derivan de su tamaño, como:

• Accesibilidad. Los satélites pequeños tienen menores costes de construcción, lanzamiento y funcionamiento, lo que hace que la teledetección y la exploración espacial sean accesibles para empresas y organizaciones de todos los tamaños.
• Ciclo de desarrollo más corto. Los tiempos de desarrollo y lanzamiento relativamente cortos de los satélites pequeños permiten un despliegue más rápido de las misiones espaciales.
• Diversos usos. Los satélites en miniatura tienen muchos usos potenciales y se adaptan fácilmente a diferentes misiones.
• Creación de constelaciones. Su precio asequible y su tamaño compacto permiten lanzar constelaciones de pequeños satélites para mejorar la cobertura y ampliar la gama de aplicaciones.
• Menor riesgo. A diferencia de las naves más grandes, cuyo coste es mayor y están sujetos a un mayor riesgo, los satélites pequeños pueden incorporar la tecnología más reciente debido al menor riesgo en los costes.
• Propósito único. A diferencia de las grandes naves espaciales de carga múltiple, los satélites pequeños son construidos con un único propósito, haciendo más sencillo su manejo e incorporación a una misión.

Retos De La Industria De Satélites Pequeños

Los satélites pequeños tienen presupuestos de energía, capacidades de carga útil y vida útil limitados debido a su tamaño. No obstante, los ingenieros y diseñadores no dejan de buscar formas creativas de aumentar el rendimiento sin aumentar el tamaño. Además, debido a las limitaciones de potencia, se está impulsando el desarrollo de nuevas tecnologías, como innovadores paneles solares, almacenamiento de energía y transformadores de alta eficiencia.

A la hora de sincronizar frecuencias, evitar colisiones y cumplir las leyes internacionales, las empresas de servicios que usan satélites pequeños y los operadores de constelaciones podrían enfrentarse a obstáculos en materia de normativa. Empresas y organizaciones relacionadas con el espacio, como la Asamblea General de las Naciones Unidas y su Comisión sobre la Utilización del Espacio Ultraterrestre con Fines Pacíficos (COPOUS, Committee on the Peaceful Uses of Outer Space) coinciden en que es vital abordar estas cuestiones y aprovechar las oportunidades que brindan los satélites pequeños ^{Pelton, J. N., Madry, S. (Eds.). (2020). Handbook of Small Satellites. Technology, Design, Manufacture, Applications, Economics and Regulation. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-36308-6.}. La mejora de la reglamentación y los avances tecnológicos, puestos en marcha para hacer frente a estos problemas, allanarán el camino para el éxito continuado de las naves espaciales en miniatura en sus misiones de observación de la Tierra, exploración del espacio y muchas más.

Aplicaciones Reales De Satélites Pequeños

Los satélites compactos se adaptan mejor a ciertos usos que a otros, ya que es posible reducir el tamaño de ciertos componentes, como los procesadores digitales y los sensores, mientras que hay limitaciones en la reducción de otros componentes. Por ejemplo, las restricciones de tamaño de la abertura de antena limitan las capacidades de los satélites pequeños en el campo de las telecomunicaciones. En cambio, debido a la facilidad para reducir el tamaño de los sensores, las constelaciones de satélites pequeños en una órbita baja suelen ser prácticas para distintos tipos de teledetección. Los satélites pequeños se emplean sobre todo en las siguientes áreas:

• Navegación. Las capacidades de navegación de las naves espaciales en una órbita terrestre baja equipadas con receptores del sistema global de navegación espacial (GNSS) han demostrado una precisión de hasta 10 metros.
• Observación de la Tierra. Mediante la captura de imágenes y vídeos de alta resolución espacial y su transmisión a la Tierra, los pequeños satélites en órbita baja pueden encargarse fácilmente de la monitorización medioambiental y el seguimiento de diferentes activos.
• Telecomunicaciones. Los satélites de tamaño reducido son ideales para proporcionar servicios móviles y conectividad al Internet de las Cosas (IoT).
• Demostración tecnológica. Para probar la viabilidad de una nueva tecnología en órbita de forma rápida y asequible, los investigadores aeroespaciales emplean satélites pequeños.
• Investigación científica. La astronomía, la astrofísica, la astrobiología y la monitorización meteorológica espacial son solo algunas de las muchas áreas de la ciencia que han avanzado gracias a los satélites pequeños.

EOS-SAT: La Pionera Constelación De Satélites Pequeños Orientados A La Agricultura

EOS SAT-1, un pequeño satélite óptico de observación de la Tierra, fue diseñado y construido para EOS Data Analytics como parte de la revolucionaria constelación EOS SAT, pensada para la teledetección agrícola. Siete pequeñas naves espaciales, de unos 178 kg de peso cada una, formarán la constelación.

La órbita terrestre baja proporciona a la nave unas condiciones de iluminación constantes, lo que le permite tomar imágenes de alta calidad. EOS SAT-1 ofrece 11 bandas espectrales y alta resolución, lo que garantiza una precisión superior para aplicaciones agrícolas. Además, nuestra solución de control de la misión permite redirigir rápidamente las imágenes y enviarlas a los clientes que lo soliciten.

Diseñado para superar las limitaciones actuales de la teledetección en áreas como la capacidad espectral y la resolución de los sensores, el pequeño satélite EOS SAT-1 ofrece las siguientes ventajas:

• Captura de detalles minúsculos como si se vieran de cerca, y gracias a la resolución pancromática de aproximadamente 1,5m es posible la detección de cambios, la cartografía de precisión y el análisis exhaustivo de imágenes agrícolas.
• Combinación de datos satelitales “Gold Standard” con datos multiespectrales de resolución 44 veces mayor, que aumenta la eficacia del análisis.
• Cobertura continua de las tierras de cultivo para los productores de cultivos a gran escala por parte de EOSDA, que tiene ventaja sobre otros sistemas alternativos en términos de cantidad y calidad de las imágenes agrícolas, actualizadas regularmente a nivel mundial.
• Imágenes mejoradas a nivel de hardware que garantizan la fiabilidad de los enlaces de bajada de datos a cualquier zona objetivo, independientemente de las condiciones meteorológicas.
• Potentes capacidades de procesamiento que permiten a empresas de todos los tamaños acceder de forma sencilla y económica a datos listos para su uso.
• Técnicas especializadas de posprocesamiento, mediante las cuales podemos alcanzar una excepcional resolución espacial de 0,7m en imágenes pancromáticas.

Las novedosas e increíbles capacidades del satélite EOS SAT-1 exigían la confirmación de que los datos suministrados por este pequeño satélite concuerdan con otros datos de observación de la Tierra y con los datos medidos sobre el terreno. La confirmación sobre el terreno de la validez de los datos de EOS SAT-1 mediante la comparación de estos datos con mediciones reales en tierra se llevó a cabo los días 10 y 11 de agosto de 2023. La fuerte correlación entre las mediciones en tierra y los datos obtenidos desde el espacio da credibilidad a EOS SAT-1 de cara a nuestros clientes.

Tendencias E Innovaciones Que Definen El Futuro De Los Satélites Pequeños

Algunas tendencias pueden arrojar luz sobre el posible futuro de los sistemas y servicios de los satélites pequeños, por lo que merece la pena no perderlas de vista. En primer lugar, está claro que la inteligencia artificial (IA) se está abriendo camino en el espacio. Algunos ejemplos de ello son el procesamiento de datos a bordo, los diagnósticos automáticos basados en telemetría y la administración de las constelaciones. En el futuro, la IA tiene el potencial de racionalizar y mejorar todos los servicios prestados por los satélites y el control de las naves espaciales.

A medida que la basura espacial amenaza a las naves espaciales operativas, los sistemas y procedimientos de retirada más avanzados se están convirtiendo en la norma de la industria de los satélites pequeños. En la era actual de amplia comercialización del espacio, es más importante que nunca establecer normas nacionales e internacionales fiables para gestionar los desechos, controlar el tráfico y mejorar el conocimiento de la situación espacial. Estas medidas podrían desempeñar un papel fundamental en la configuración del futuro del sector.

Un Paso Importante Hacia Una Tecnología Espacial Sostenible

Los satélites pequeños están transformando la industria espacial, mostrándose como alternativas y complementos económicamente viables y respetuosos con el medioambiente respecto a la tecnología espacial más antigua. Un ejemplo de satélite pequeño diseñado pensando en la sostenibilidad es EOS SAT-1, con eficiencia energética y componentes no tóxicos. Gracias a su mayor resolución y a sus bandas espectrales centradas en la agricultura, EOS SAT-1 es idóneo para actividades sostenibles, como la creación de modelos de secuestro de carbono y la ayuda a iniciativas de conservación. En el horizonte se vislumbran más innovaciones y prácticas sostenibles, ya que los satélites pequeños siguen ampliando los límites de la tecnología espacial.