Planes de la ESA para satélites de navegación en órbita baja

Con una cobertura global, de uso gratuito para todos, los sistemas globales de navegación por satélite (GNSS), como el Galileo de Europa, ya han transformado nuestra sociedad y, debido a su absoluta omnipresencia, su influencia sigue creciendo. En 2021, la población de receptores de navegación por satélite alcanzó los 6500 millones de receptores en todo el mundo y se prevé que el sector mantenga una tasa de crecimiento anual del 10 % en los próximos años. Pero en varios aspectos, el enfoque GNSS estándar se acerca a los límites del rendimiento óptimo: para mejorar aún más, los ingredientes adicionales se están volviendo esenciales.

“La navegación por satélite ha permitido una amplia gama de aplicaciones en los últimos años, pero este mismo éxito está inspirando necesidades de usuarios aún más exigentes para la próxima década”, señala Lionel Ries, jefe del equipo de I+D de GNSS Evolutions de la ESA, que supervisa los estudios LEO-PNT de la Agencia. .

“Para casos de uso como vehículos autónomos, barcos o drones, robótica, Smart Cities o el Internet industrial de las cosas para el control de sistemas de fábrica, los requisitos de posicionamiento están creciendo desde la escala actual de metros a la escala de centímetros o incluso más precisa, basada en Señales continuamente confiables que están disponibles en cualquier lugar, en cualquier momento, incluso en interiores, mientras pueden superar las interferencias o las interferencias.

“Hasta ahora, la solución clásica de GNSS como Galileo, ubicada en la órbita terrestre media y basada en señales de banda L, ha sido en lo que nos basamos para nuestro posicionamiento. El GNSS estándar por sí solo no podrá satisfacer todas estas futuras demandas de los usuarios. En cambio, Europa necesita aprovechar la oportunidad para investigar el potencial del tipo de constelaciones de órbita terrestre baja (LEO) que ya están en camino en el mercado global para permitir nuevos tipos de servicios de posicionamiento, navegación y temporización (PNT)”.

Simplemente en virtud de la física, con menos distancia que tapar hasta la Tierra, las señales de estos satélites LEO PNT pueden ser más potentes, capaces de superar las interferencias y llegar a lugares donde las señales de navegación por satélite actuales no pueden llegar.

Y al adoptar una gama más amplia de bandas de señal, los satélites pueden chocar las necesidades particulares de los usuarios: por ejemplo, en órbitas más bajas, los satélites se mueven más rápidamente en relación con la superficie de la Tierra; piense en la Estación Espacial Internacional a 400 km que orbita la Tierra cada 90 minutos. lo que ofrece una posible ventaja en el tiempo necesario para alcanzar posiciones muy precisas. Además, algunas bandas podrían ofrecer una mayor penetración en entornos difíciles, mientras que otras bandas podrían ofrecer mayor robustez y precisión.

El propósito del plan de la ESA para realizar una demostración en órbita de satélites de navegación por satélite en órbita terrestre baja es precisamente consolidar los tipos de señales, las tecnologías habilitadoras y su potencial para futuros servicios.

El plan es construir y hacer volar una miniconstelación inicial de al menos media docena de satélites para probar capacidades y tecnologías clave, así como demostrar señales y bandas de frecuencia para su uso en una constelación operativa de seguimiento, de la misma manera que Europa Los satélites de prueba GIOVE allanaron el camino para Galileo. El éxito colocará a la industria europea en posiciones privilegiadas para los compromisos comerciales posteriores, así como para los programas institucionales planificados.

“Cada satélite individual sería comparativamente pequeño, con una masa inferior a 70 kg, en comparación con los 700 kg de los satélites operativos actuales de Galileo”, añade Roberto Prieto-Cerdeira, responsable de la carga útil del satélite de segunda generación de Galileo y responsable de preparación del proyecto LEO-PNT como parte del programa de la ESA. Programa FutureNAV.

“Pueden ser comparativamente más aerodinámicos porque pueden beneficiarse de otros medios para calcular la hora exacta sin relojes atómicos extremadamente precisos a bordo, incluidas las señales retransmitidas de los satélites Galileo sobre ellos. Estos satélites también se construirían sobre la base de una producción por lotes rápida para ahorrar tiempo y costos: estamos apuntando a tres años como máximo desde la firma de los contratos para los primeros satélites en órbita, el mismo tipo de plazo logrado por GIOVE-A a principios años 2000.”

“La ambición de la ESA es garantizar que Europa mantenga una industria espacial de clase mundial, y la navegación constituye hoy en día el sector espacial descendente más grande, con un valor de alrededor de 150 000 millones de euros anuales y un crecimiento del 10 % anual”, comenta el Director de Navegación de la ESA. Javier Benedicto Ruiz. “Quedarse quieto no es una opción; en cambio, debemos explorar nuevas vías técnicas para estimular la competitividad y la comercialización europeas”.

Una versión operativa de la constelación LEO-PNT representaría una capa completamente nueva para la entrega de PNT, combinada con GNSS tradicional y posicionamiento en tierra basado en 5G/6G, y fusionada con datos de sensores en las terminales de usuario.

Interés de la industria

La ESA ha estado investigando los elementos centrales del concepto LEO-PNT desde 2016. Ahora que numerosas constelaciones de órbita terrestre baja ya están tomando forma en todo el mundo, es el momento adecuado para pasar de la investigación básica a la demostración en órbita.

El interés de la industria europea en el proyecto LEO-PNT ha sido muy alto, como lo demuestra un reciente Solicitud de Información donde ESA presentó detalles de cómo pueden participar empresas e instituciones y un gran número de empresas se inscribieron y presentaron posibles conceptos y aportes.

Reenviar a FutureNAV

LEO-PNT cuenta con el apoyo del programa FutureNAV de la Dirección de Navegación de la ESA, que también incluye la Satélite GÉNESIS para medir la forma de la Tierra con más precisión que nunca y, al mismo tiempo, aumentar el rendimiento de posicionamiento de los satélites de navegación por satélite. El programa FutureNAV, que incluye tanto GENESIS como la iniciativa ‘LEO-PNT’, está pendiente de decisión en Próxima Conferencia Ministerial de la ESA en noviembre.