Investigadores do Grupo de Procesado de Sinal en Comunicacións e do Grupo de Antenas, Radar e Comunicacións Ópticas, ambos de atlanTTic, participaron no deseño dun sistema de antenas máis eficiente para os satélites destinados a comunicacións de alta capacidade. A súa proposta baséase nunha configuración que permite ter a mesma cobertura coa metade das antenas, o que repercute, entre outros aspectos, nunha redución de custes.
O proxecto, bautizado como RealSat e liderado pola Universidad Politécnica de Madrid no marco da convocatoria de proxectos de Proba Concepto do Ministerio de Ciencia, Innovación e Universidades, desenvolveuse entre os anos 2021 e 2023 e permitiu aos investigadores de ambas universidades validar unha tecnoloxía que posibilita unha redución na masa e volume da carga útil de satélites GEO, ofrecendo unha solución de antena viable para os novos Small-GEO, satélites xeoestacionarios de alta capacidade, pero con dimensións e custe reducidos. Ademais, tamén pode ser de interese para satélites aínda máis pequenos, que orbitan en forma de constelacións preto da superficie terrestre (LEO).
O proxecto estivo liderado por José Antonio Encinar, catedrático de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación (ETSIT), recentemente xubilado, mentres que o equipo da Universidade de Vigo estivo coordinado polo catedrático Carlos Mosquera, do Grupo de Procesado de Sinal en Comunicacións de atlanTTic. O investigador da Universidade de Vigo destaca que “as antenas dos satélites son un elemento clave para a súa operación como elementos de comunicacións, con un número crecente de operadores que despregan constelacións de numerosos satélites que deben coexistir entre elas e ofrecer boa cobertura en terra”. Polo tanto, considera de especial relevancia todas as solucións, como a desenvolvida neste proxecto, “que permitan reducir o número de antenas no satélite e, polo tanto, a súa complexidade e coste, tamén no que se refire ao lanzamento”.
Reducir o número de reflectores á metade
Os satélites xeoestacionarios para comunicacións de banda ancha operan mediante coberturas multifeixe, o que significa que proxectan unha serie de feixes sobre a extensión xeográfica que se desexa cubrir, un por cada unha das celas de cobertura en que dividen o territorio. Así, os satélites tradicionais empregan catro antenas reflectoras de aproximadamente dous metros de diámetro para xerar arredor dos 100 feixes dunha cobertura típica europea. Para os requisitos dun satélite compacto este é un sistema “demasiado voluminoso” que, ademais, precisa tantas cadeas de alimentación como feixes ten a cobertura. Por iso, o obxectivo do proxecto era reducir o número de antenas a bordo para avanzar no desenvolvemento de satélites máis pequenos.
Os resultados obtidos polos investigadores demostran a viabilidade dunha configuración de antena en banda Ka que xera múltiples feixes para proporcionar acceso a internet de banda ancha dende satélites xeoestacionarios. Así, mentes os satélites actuais empregan catro reflectores para xerar unha cobertura celular con dúas frecuencias e dúas polarizacións, esta proba concepto require só a metade, ao substituír as catro antenas reflectoras por dúas antenas reflectarray, que permiten reconfigurar os feixes e xerar coberturas flexibles.
Por outra banda, o novo sistema de antenas non só reduce os custes da fabricación do propio satélite, senón tamén os custes asociados ao seu lanzamento, como destaca Daniel Martínez de Rioja, investigador do Grupo de Electromagnetismo Aplicado da ETSIT da Politécnica de Madrid. Ademais dun “desenvolvemento máis rápido” en canto a tempos de fabricación e testeo, esta clase de satélites compactos proporciona “maior accesibilidade a internet de alta velocidade naquelas zonas onde non é viable por fibra”, ao tratarse de áreas illadas, ou no caso de avións e cruceiros. O investigador tamén fai referencia ao seu “menor impacto ambiental”, xa que a “redución de pezas e do tamaño do satélite minimiza a cantidade de lixo espacial”.
Como parte do proxecto, o equipo deseñou un prototipo a escala 1:2 da antena ideada para os satélites compactos, que foi fabricado polas empresas españolas Elate e Acom Sistemas e caracterizado na cámara anecoica do Laboratorio de Ensaios e Homologación de Antenas da ETSIT. Os resultados das medicións realizadas, recalcan dende o equipo, “validaron a proposta desenvolvida polos investigadores”.
A participación da Universidade de Vigo no proxecto RealSat a través dos investigadores dos grupos COM e GPSC, centrouse nos aspectos de deseño e simulación da antena, analizando diferentes solucións e comprobando as prestacións que tería unha vez embarcada no satélite, como explica Carlos Mosquera.