La nueva generación de satélites para superar al GPS
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La nueva generación de satélites para superar al GPS

Después de una hegemonía de poco más de 30 años, el sistema de posicionamiento global (GPS) empieza a estar obsoleto. Ya están en marcha distintas soluciones para mejorar sus limitaciones, desde actualizaciones de software hasta una nueva generación de satélites. E incluso está a punto de completarse el proyecto Galileo, que aspira a reemplazar por completo al GPS.
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Galileo, perteneciente a la Unión Europea, es el único sistema de navegación global de uso exclusivamente civil, y ofrece una precisión hasta cinco veces mayor que el GPS. Crédito: European GNSS Agency.

ISABEL RUBIO ARROYO | Tungsteno

El sistema de geoposicionamiento más universal, el GPS (Global Positioning System), empieza a notar el desgaste del tiempo. Diseñado en los años 60 por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, ha conseguido hacerse prácticamente omnipresente en nuestro día a día. Desde que empezara a dirigir nuestras rutas en los primeros navegadores portátiles disponibles para los automóviles, el GPS se ha convertido en una herramienta fundamental para la navegación aérea, terrestre y marítima, pero también para la planificación de cultivos, misiones de socorro en casos de desastres naturales e incluso para juegos como el Pokémon Go. Sin embargo, todas esas funcionalidades han aumentado los requerimientos sobre el sistema y han expuesto sus limitaciones, abriendo paso a soluciones que buscan mejorarlo y que podrían llegar, incluso, a reemplazarlo.

El primer satélite GPS operativo fue lanzado en 1978, después de años de pruebas y el empeño de los científicos del MIT (Massachusetts Institute of Technology) en que era posible un seguimiento de los objetos sobre la superficie terrestre a partir de los satélites. El sistema se compone de tres elementos: un grupo de satélites en órbita alrededor de la Tierra, las estaciones terrestres de seguimiento y control, y los receptores del GPS que tienen los usuarios. En total, una constelación de 24 satélites —más algunos de reserva— que orbitan la Tierra a 20.200 kilómetros de distancia proporcionando señales de localización y hora precisos en cualquier momento y lugar del mundo.

Una nueva generación satelital

Pero esta precisión, a menudo, está lejos de ser exacta. Por razones de seguridad, las señales GPS que son generadas para uso civil se someten a una degradación deliberada, al tiempo que su emisión se restringe a una determinada frecuencia. Estos pequeños errores, sin embargo, se han podido subsanar en cierta medida gracias a la incorporación de las técnicas diferenciales (DGPS), que proporcionan a los receptores de GPS correcciones de los datos recibidos desde los satélites, para una mayor precisión en la posición calculada.

Otro de las deficiencias que este sistema de geoposicionamiento ha dejado visible ha sido su vulnerabilidad. Las señales pueden ser interceptadas, haciendo imposible que el receptor las reciba, e incluso reemplazadas por otras falsas. Por ejemplo, Corea del Norte ha intentado en varias ocasiones bloquear el sistema GPS en Corea del Sur, según el periódico The New York Times. También los elementos del sistema (satélites, estaciones de control de tierra y receptores) están expuestos a ataques cibernéticos, e incluso ya hay equipos específicos diseñados para bloquear las transmisiones, lo que podría ocasionar un problema de seguridad mayor para gobiernos y países.

Con estas limitaciones, la necesidad de buscar mejoras, e incluso su reemplazo, se ha hecho imprescindible. Y el gobierno de Estados Unidos, propietario de la tecnología, ya ha puesto en marcha una iniciativa coordinada para mejorarlo que incorpora tres elementos: el sistema de control GPS OCX, los nuevos satélites GPS III y los receptores MGUE (Military Gps User Equipment, equipo militar de usuario de GPS).

Con el programa GPS OCX, Raytheon, la empresa encargada del desarrollo, busca hacer más robusto y menos vulnerable el sistema de control en tierra. Para ello, está implementando un nuevo software basado en un algoritmo matemático que mejora la recepción en entornos de ruido. Junto con la nueva generación de satélites, esto permitirá aumentar la cobertura en áreas de difícil acceso, como cañones urbanos y terrenos montañosos. Además, utilizan una nueva encriptación para evitar que las señales puedan ser intervenidas. La cuantía invertida en el proyecto asciende a los 4.200 millones de dólares, según el portal Defense One.

Para mejorar la precisión de su sistema de navegación, Estados Unidos también ha puesto en marcha los satélites GPS III. La empresa aeroespacial Lockheed Martin, que desarrolla esta nueva generación satelital, afirma que tendrán una precisión tres veces mayor que sus antecesores y están diseñados para evitar posibles interferencias. Además, su vida útil se extenderá hasta los 15 años, “un 25% más que los satélites GPS más nuevos en órbita en la actualidad”, según afirman desde la compañía Lockheed Martin. Ya se han lanzado tres satélites de este tipo. El último ha sido lanzado este mismo año por la compañía Space X.

La nueva generación de satélites GPS III tiene una vida 25% superior a los actuales. Utilizan el sistema de control GPS_OCX y los receptores MGU para mejorar la seguridad y precisión. Crédito: Astrotech.

 

GLONASS y Beidou: las alternativas a la hegemonía estadounidense

Si bien el GPS es el más universal, no es el único sistema. Entre las otras alternativas existentes, están GLONASS, desarrollado por la antigua Unión Soviética y ahora administrado por la Federación Rusa, el sistema de navegación por satélite chino Beidou y hasta una iniciativa coordinada a nivel europeo, el proyecto Galileo.

Hasta el año 1996 el sistema GLONASS no llegó a ser funcional y hubo que esperar más de una década para que consiguiera la cobertura de todo el territorio ruso. A día de hoy, su uso es libre y cubre prácticamente todo el mundo.

El camino de China ha sido más reciente. Dos décadas ha tardado en poder cubrir con sus satélites todo el mundo, desde que comenzara en el año 2000, consiguiendo que Beidou se posicione como una de las alternativas más serias al GPS estadounidense. En el país asiático, el 70% del mercado de los smartphones tiene receptores compatibles con Beidou y por mandato oficial, este debe ser el sistema de navegación disponible en los vehículos comerciales.

De hecho, los receptores de posicionamiento por satélite de dispositivos como los smartphones pueden conectarse indistintamente a una u otra red. Así, a menudo, salvan esas zonas de sombra de baja cobertura consiguiendo que alguno de los sistemas de satélites informe de la posición geográfica. La convivencia entre los distintos sistemas se hizo realidad en la pasada década. Como referencia, Apple añadió al iPhone 4s soporte para GLONASS en 2011; y todos sus nuevos modelos desde 2014 son también compatibles con Galileo, QZSS y BeiDou.

Los errores de precisión, la vulnerabilidad ante ataques cibernéticos o incluso las dificultades de recepción han llevado a desarrollar nuevos sistemas alternativos al GPS. Crédito: Lockheed Martin.

Galileo: la apuesta europea por la precisión

Estados Unidos no es la única potencia que trata de conseguir un sistema de posicionamiento más preciso. La realidad es que con los sistemas de navegación actuales, GPS o GLONASS, no es posible cumplir los estándares rigurosos de seguridad que algunas aplicaciones civiles, como la navegación aérea, requieren. Con el fin de resolver estos inconvenientes, Europa está desarrollando EGNOS (European Geoestationary Navigation Overlay Service). Un sistema que permite reducir estos errores en posicionamiento mediante señales amplificadas a través de los SBAS (sistema de aumento basado en satélites).

Este proyecto se integra en el proyecto Galileo, la apuesta de la Unión Europea y la Agencia Espacial Europea (ESA) para no tener que depender del GPS ni el GLONASS. Este sistema de posicionamiento europeo se empezó a fraguar en 1999. No obstante, no fue hasta 2011 cuando comenzaron a lanzarse los primeros satélites del proyecto. El objetivo es que esta alternativa sea cinco veces más precisa que el GPS en relación a la localización. La ESA asegura su tecnología permitirá determinar la posición en tiempo real con un margen de error inferior a un metro. De esta forma, si un GPS puede localizar a una persona en un tren o un autobús, Galileo podrá identificar también la vía o el carril de la carretera por la que circula.

El proyecto, que está previsto que finalice este año 2020, estará compuesto por una constelación de un total de 30 satélites —27 operativos más tres de reserva— que orbitarán a 23.222 kilómetros de altitud sobre la Tierra. A diferencia del GPS o del GLONASS, que fueron diseñados para un uso militar, Galileo está concebido como un sistema exclusivamente para uso civil. Aún así, con todos estos sistemas se persiguen objetivos comunes: lograr la independencia en materia de geolocalización y servir a miles de millones de usuarios en todo el mundo durante las próximas décadas.

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