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viernes, julio 19, 2024
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Mini satelites que haran posible IoT (internet of things)

A la sombra de gigantes como SpaceX, más de una docena de nuevas empresas están construyendo sus propias redes de nanosatélites que abarcan todo el mundo, lo que permite un nuevo tipo de conectividad permanente y en todas partes para personas, animales y activos en la Tierra.

Los científicos que rastrean la salud de los pingüinos Adelia en los páramos cubiertos de hielo de la Antártida controlan sus cámaras desde miles de kilómetros de distancia, a través de diminutos satélites que orbitan sobre nuestras cabezas.

Las empresas de energía están explorando el uso de la misma tecnología para monitorear parques eólicos de difícil acceso; empresas de logística para el seguimiento de contenedores marítimos ; y empresas agroindustriales para el cuidado de ganado. Incluso ayudó a National Geographic a rastrear una botella de plástico desechada desde Bangladesh hasta el Océano Índico .

En un futuro cercano, no es descabellado imaginar que esta tecnología satelital en evolución podría poner una baliza de emergencia en cada automóvil, permitir el monitoreo remoto de la vida silvestre en cualquier entorno de la tierra y rastrear su envío de Amazon , no solo cuando está en un camión, pero al revés, hasta la fábrica que lo produjo. Y podría hacerse a una fracción del costo de los sistemas de seguimiento por satélite anteriores.

Estas nuevas redes de nano-satélites, también conocidas como cubesats, son el resultado de una serie de factores.

Primero, los satélites mismos son más pequeños, más baratos y más capaces que nunca. La industria de los teléfonos inteligentes ha miniaturizado toda la electrónica, beneficiándolos de todo, desde automóviles hasta drones. Luego están los costos de lanzamiento decrecientes, debido a compañías como SpaceX, programas espaciales nacionales activos como el de India y una variedad de nuevas tecnologías de lanzamiento, desde impulsores reutilizables hasta motores impresos en 3D.

Igual de importante, está la implementación y adopción de nuevos estándares de comunicación inalámbrica de larga distancia y baja potencia que pueden funcionar tan bien en el espacio exterior como en tierra.

Como tantas innovaciones en sus primeros días, desde Internet hasta el teléfono inteligente, nadie está seguro de lo que permitirán los relés de datos de bajo costo y bajo consumo de energía desde el espacio, o si habrá suficiente demanda para sostener a las muchas empresas que luchan por proporcionarla. El próximo año, se lanzarán cientos de satélites de más de una docena de empresas.

Una representación de cómo un vehículo Vigoride de Momentus puede enviar pequeños satélites a su órbita final.

FOTO: MOMENTUS

Estas nuevas empresas no van cara a cara con esfuerzos más costosos y ambiciosos de empresas como Amazon y SpaceX, que tienen como objetivo ofrecer Internet de alta velocidad a hogares y empresas. Esas “megaconstelaciones” de cientos o incluso miles de satélites relativamente grandes cuestan miles de millones de dólares; las redes de hasta 100 nano-satélites pueden costar decenas de millones, dicen sus operadores.

El “Internet de las cosas” verdaderamente global que estos pequeños satélites pueden habilitar habría sido mucho más difícil de lograr incluso hace 24 meses, dice Alasdair Davies, director de la Iniciativa Arribada , que diseña y construye sistemas de rastreo y conectividad satelital para investigadores, incluido el los que observan pingüinos.

Para el proyecto del pingüino, Davies creó cámaras de bajo costo que pueden soportar las duras condiciones de la Antártida. Si bien las imágenes que toman se almacenan en tarjetas SD y deben recopilarse físicamente una vez al año, las cámaras pueden informar su estado (batería baja, cubierta de hielo, volcada, etc.) a sus custodios en Londres a través de pequeños satélites.

Lacuna Space es una pequeña startup con sede en Harwell, Reino Unido, con tres satélites de comunicaciones en órbita y dos más en camino. Dos son del tamaño de un maletín, el tercero tan grande como una caja de zapatos.

Como casi todas las nuevas empresas de constelaciones de nanosatélites, Lacuna Space necesita desplegar docenas de satélites más para cubrir toda la Tierra en todo momento. Actualmente, muchos clientes que prueban la tecnología de la compañía solo pueden conectarse al satélite de dos a cuatro veces al día, pero para aplicaciones como monitorear la infraestructura remota, como las cámaras pingüino, eso es suficiente, dice Rob Spurrett, director ejecutivo y fundador de Lacuna Space. Los satélites de Lacuna Space se conectan a cosas en tierra utilizando redes LoRaWAN , que ya se utilizan ampliamente para dispositivos terrestres vendidos por Amazon y otros.

Smart Parks, con sede en Holanda, también usa LoRaWAN para conectar rinocerontes y elefantes en una especie de Internet de Megafauna. Esto es útil para los administradores de refugios de vida silvestre que necesitan monitorear estos animales para prevenir la caza furtiva y traerlos de regreso cuando deambulan más allá de los límites del parque.

Un collar de elefante que Smart Parks está probando en Malawi se conecta con las estaciones terrestres de LoRaWAN allí, pero también se puede conectar a los satélites de Lacuna Space, dice el cofundador de Smart Parks, Tim van Dam. Una vez que esa constelación esté completamente desplegada, su compañía la utilizará para rastrear animales en lugares (desiertos, bosques y parques transfronterizos entre países del sur de África) donde no hay ninguna otra señal inalámbrica disponible. Debido a que los sistemas LoRaWAN requieren relativamente poca energía y pueden funcionar con antenas planas, se adaptan bien a los collares de elefante y deberían durar hasta 10 años con una sola batería, dice Van Dam.

Al menos 16 empresas están trabajando en el lanzamiento de tipos similares de redes de satélites, según la firma de investigación espacial NSR. Cada uno aprovecha diferentes combinaciones de tecnologías inalámbricas, tamaños de satélites y capacidades a bordo para diferenciarse entre sí, al mismo tiempo que compiten en costos.

Swarm Technologies , con sede en Mountain View, California, podría completar la primera constelación de nanosatélites disponible comercialmente que permite a los clientes llegar a un satélite cuando lo deseen, dice la CEO y cofundadora Sara Spangelo. Swarm ya ha lanzado 45 satélites, 36 para clientes comerciales y el resto experimentales. La compañía espera lanzar 36 más desde Florida en un cohete SpaceX Falcon 9 el 14 de enero, con un total de 164 en el aire para fines de 2021, con 150 de ellos activos. (Algunas serán copias de seguridad). La Dra. Spangelo es una ex ingeniera del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y “astronauta canadiense fallida”; llegó a los 32 últimos de su cohorte antes de ser eliminada. Swarm mantiene bajos los costos al producir satélites que son extra pequeños. Cada uno es del tamaño de un sándwich de queso asado.

El CTO de Swarm, Ben Longmier, a la izquierda, sostiene un módem Swarm Tile, mientras que la CEO de la compañía, Sara Spangelo, sostiene uno de los satélites de la compañía. Swarm anunció una colaboración con Ford hace dos años.

FOTO: SWARM TECHNOLOGIES

Una animación que muestra cómo los satélites Swarm pueden cubrir el mundo.

FOTO: SWARM

Los satélites de Swarm se comunican en el espectro VHF, adyacente pero no superpuesto al espectro utilizado por los sistemas de radio de a bordo, lo que permite una buena penetración de la señal, incluso en ciudades y en interiores. Hace dos años, Ford Motor Co. anunció una asociación con Swarm. En lo que sea que estén trabajando todavía está en secreto.

Astrocast, con sede en Suiza, opera satélites que son aproximadamente 10 veces más grandes que los de Swarm, pero están destinados a tener más capacidades. Debido a que tienen propulsión a bordo, pueden empujarse a diferentes órbitas, lo que podría ayudar a reducir los costos de lanzamiento al permitirles maniobrar hacia una órbita por sí mismos. La propulsión también les permite ser “desorbitados” cuando ya no son útiles, para que no se conviertan en desechos espaciales peligrosos .

Astrocast se fundó en 2014, lanzó sus dos primeros satélites en 2018 y 2019, y planea lanzar cinco más en enero, en el mismo cohete SpaceX que elevará los satélites de Swarm.

La compañía, que diseña y fabrica sus propios satélites, se ha beneficiado de una variedad de productos electrónicos listos para usar, muchos de los cuales son similares a los que se utilizan en la industria automotriz, dice el CEO Fabien Jordan. Las piezas de automóvil están diseñadas para soportar vibraciones intensas y amplias variaciones de temperatura y, por lo tanto, son lo suficientemente duraderas para ser utilizadas por los satélites de Astrocast. Mientras que los satélites tradicionales, diseñados para permanecer activos durante muchos años, deben endurecerse contra la radiación cósmica y otros peligros espaciales, los satélites de órbita terrestre baja de Astrocast solo están destinados a durar de tres a cinco años.

Un ingeniero de Astrocast coloca un satélite en una cámara de vacío térmico para reproducir las condiciones del espacio, como el rápido cambio de temperatura entre la luz del sol y la sombra.

FOTO: ASTROCAST

Una animación que simula el despliegue de paneles solares después de que un satélite Astrocast llega al espacio.

FOTO: ASTROCAST

Y mientras empresas como Amazon y SpaceX planean utilizar frecuencias de radio que permitan el acceso a Internet de gran ancho de banda, estos jugadores más pequeños están utilizando un espectro que les permite enviar y recibir cantidades más pequeñas de datos con menos energía.

El estándar LoRaWAN preferido de Lacuna Space utiliza espectro sin licencia, lo que ayuda a mantener bajos los costos. Astrocast utiliza un espectro inalámbrico de banda L , que es mejor para penetrar en la vegetación e incluso en los edificios. Sin embargo, requirió que la compañía de satélites adquiriera una licencia, al igual que el espectro VHF utilizado por Swarm.

Para aplicaciones en las que un cliente solo necesita saber dónde está algo y qué está haciendo, el ancho de banda reducido que ofrecen estas constelaciones es adecuado. Un paquete típico de información enviado a través de la constelación Swarm se transmite a 1 kilobit por segundo. “Nos gusta bromear que es como el Internet dial-up de la década de 1990”, dice el Dr. Spangelo. Cada satélite Swarm está destinado a durar cuatro años, después de los cuales deberían quemarse en la atmósfera.

La compensación por un ancho de banda mínimo es que permite que los costos se mantengan bajos, lo cual es fundamental para los clientes que pueden querer conectar cientos o incluso miles de objetos directamente a los satélites.

Es probable que la proliferación de estas empresas de nano-satélites termine en consolidación, dice Aravind Ravichandran, consultor independiente en la industria espacial. Él espera que algunas empresas quiebren mientras que otras se fusionan o son compradas por empresas tradicionales de comunicaciones por satélite.

“En este punto, hay básicamente una empresa de IoT desde el espacio por país. Es una locura y no sé si hay tanta demanda ”, agrega.

Es un poco como la primera burbuja de Internet, dice Ravichandran, cuando las empresas construyeron furiosamente infraestructura básica como la red troncal de fibra óptica, y luego se declararon en quiebra cuando resultó que aún no había suficientes clientes que la necesitaran.

Por otro lado, el hecho de que haya tantos tipos diferentes de formas de construir y desplegar satélites, cada uno de los cuales se comunica con el suelo de diferentes maneras, significa que podría haber espacio para que bastantes empresas diferentes logren conectar objetos al espacio. dice Mikhail Kokorich, CEO y fundador de Momentus , una compañía que ha desarrollado una especie de mini-cohete de última etapa para ayudar a los cubesats y nano-satélites a llegar a su órbita final, después de haber sido liberados por un cohete más grande.

Con sus constelaciones en rápida expansión durante el próximo año, muchas de estas empresas pronto necesitarán más financiación, clientes o ambos. Su tecnología y modelos comerciales se probarán en el entorno más hostil que existe: no en el frío vacío del espacio, sino en el panorama competitivo de las empresas emergentes de alto crecimiento.

Fuente: https://www.wsj.com/articles/the-tiny-satellites-that-will-connect-cows-cars-and-shipping-containers-to-the-internet-11610168400

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