Un nanosatélite y un globo aerostático para llevar banda ancha de emergencia a cualquier lugar

El 95 % de la población del planeta tiene acceso a internet de banda ancha, ya sea mediante cable o a través de la red móvil. Sin embargo, siguen existiendo lugares y contextos en los que es muy difícil mantener la conectividad. Ante situaciones de emergencia, como tras un terremoto o durante un conflicto, es necesario reaccionar de forma rápida y contar con redes de telecomunicaciones fiables, poco susceptibles a interrupciones y daños en las infraestructuras, a través de las cuales compartir datos vitales para el bienestar de la población.

Un nuevo artículo científico, publicado en acceso abierto y basado en el trabajo de fin de grado y fin de máster del alumni de la Universitat Oberta de Catalunya (UOC) David N. Barraca Ibort, propone el uso de nanosatélites para proporcionar cobertura completa y estable en áreas de difícil acceso mediante comunicaciones de largo alcance. Además de Barraca Ibort, el paper está firmado por Raúl Parada, investigador del Centro Tecnológico de Telecomunicaciones de Cataluña (CTTC/CERCA) y profesor colaborador de los Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación de la UOC; Carlos Monzo, profesor e investigador de los mismos estudios de la UOC, y Víctor Monzón, investigador del Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust de la Universidad de Luxemburgo.

De volcanes a desastres climáticos: la importancia de una reacción rápida

Durante las últimas décadas, el número y el coste económico de los eventos meteorológicos extremos no ha dejado de aumentar, según la Organización Meteorológica Mundial (OMM). El cambio climático ha disparado las probabilidades de que ocurran desastres climáticos en todo el planeta, aunque la mejora de los servicios de emergencia y de alerta temprana ha contribuido a que el aumento de eventos extremos no se haya traducido en un incremento de las víctimas humanas. Y es que la capacidad de anticipación y reacción ante una situación de emergencia es clave para minimizar daños.

Los desastres climáticos se suman a la ya larga lista de desastres naturales, como terremotos, erupciones volcánicas, deslizamientos de tierra o tsunamis, o situaciones de emergencia generadas por el ser humano, como guerras, accidentes o daños en las infraestructuras. En todos ellos, contar con un sistema de telecomunicaciones fiable a través del cual intercambiar información es fundamental para reaccionar de forma rápida y coordinada en situaciones en las que cada segundo cuenta.

Es aquí donde entra en juego la solución tecnológica propuesta por el equipo investigador. "Nuestro trabajo propone una solución que permite establecer rápidamente una red de comunicaciones para brindar ayuda en situaciones de emergencia", explica Carlos Monzo. "Esta permite disponer de equipos que den un servicio de comunicaciones de forma rápida, donde no podría ser posible de otra manera. Está pensada especialmente para los servicios de emergencias, que puedan trabajar de forma más segura y coordinada en escenarios complejos", añade.

Un satélite impreso y un globo aerostático

La solución propuesta por los investigadores pasa por un sistema de rápido despliegue formado por tres elementos: dos terrestres y uno no terrestre, un CubeSat (un estándar de diseño de nanosatélites). Los elementos terrestres consisten en una estación de telecomunicaciones piloto, desplegada en el lugar donde se produce la emergencia, y una estación base. El CubeSat permite conectar ambos lugares desde cualquier punto, ejerciendo de repetidor y haciendo posible que los usuarios de la red puedan compartir información de forma inalámbrica. Equipados con tecnología de radio de largo alcance (LoRa, por su acrónimo en inglés, de long range), los tres elementos permiten establecer un área de comunicación de extensiones kilométricas.

El CubeSat es un nanosatélite de dimensiones reducidas que puede crearse desde cero en apenas noventa minutos usando una impresora 3D y que se lanza usando un globo aerostático sobre la zona catastrófica. Gracias a una simulación previa que tiene en cuenta las características del globo y la meteorología de la zona, puede saberse el recorrido que seguirá el globo. El CubeSat va también equipado con un sistema GPS que posibilita su recuperación y reutilización para un próximo lanzamiento. "Nuestra solución permite largas distancias de comunicación, así como contar con un sistema escalable para un gran número de usuarios y reutilizable en cualquier lugar y ocasión", señala Raúl Parada, investigador de la unidad de Inteligencia Artificial Sostenible del CTTC.

"Hemos escogido CubeSat como elemento de comunicación en entornos complicados debido a su velocidad de despliegue y funcionamiento", añade el experto de la UOC. "Este trabaja de forma independiente respecto a los sistemas de comunicación actuales, que pueden ser dañados durante un desastre, y permite un largo alcance de comunicación", comenta. Tras las primeras pruebas exitosas, el sistema seguirá siendo testado en diferentes entornos y se experimentará también con un sistema energético alimentado por paneles fotovoltaicos para que la solución sea completamente autónoma.

"Nuestra solución está pensada para dar un servicio rápido en escenarios complejos, por lo que hemos priorizado su facilidad de despliegue a su uso como solución de telecomunicaciones en situaciones normales, donde otras infraestructuras serían más idóneas", añade Carlos Monzo. "El siguiente paso es trabajar en los servicios que podrían incluirse en este tipo de infraestructura, minimizando los tiempos de despliegue y asegurando su disponibilidad en distintos tipos de escenarios", concluye.

Esta investigación contribuye al objetivo de desarrollo sostenible (ODS) número 13 de la ONU, de adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos.

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Parada, R.; Monzon Baeza, V.; Barraca-Ibort, D.N.; Monzo, C. LoRa-Based Low-Cost Nanosatellite for Emerging Communication Networks in Complex Scenarios. Aerospace 2023, 10, 754. https://doi.org/10.3390/aerospace10090754

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