Los componentes COTS reducen los costos de los satélites LEO

Hasta hace poco tiempo, la mayoría de los satélites se diseñaban y construían para la órbita ecuatorial geosíncrona (GEO) o la geoestacionaria. Estos satélites están situados a alrededor de 36,000 km (22,400 millas) sobre el ecuador y giran a la misma velocidad y en la misma dirección que la Tierra, y su posición fija garantiza que la transmisión sea constante y se centre en una región concreta de la Tierra. Los satélites GEO pesan de una a cinco toneladas, cuestan entre 100 y 400 millones de dólares, y tardan de tres a cinco años en diseñarse y construirse. Por lo general, se construyen para un propósito específico, lo que requiere soluciones personalizadas que toleren las condiciones ambientales extremas del espacio durante el ciclo de vida de 25 a 30 años del satélite. Debido a los factores de tiempo y de costo intensivos, solo se lanzan de uno a tres satélites GEO cada año.

En la actualidad, la mayor parte de la fabricación de satélites se centra en los de órbita terrestre baja (LEO), que, en gran medida, se encuentran entre 160 y 1,900 km (100 a 1,200 millas) de la Tierra. Los satélites LEO no están fijos y orbitan la Tierra de manera continua. Es posible que se necesite una constelación de cientos de satélites LEO para cubrir el planeta por completo.

La gama de satélites LEO incluye dispositivos pequeños, de 100 kg (220 lbs), que se ensamblan con rapidez utilizando cubos de 10 cm (4 in) que contienen hardware informático de consumo, hasta satélites más grandes que se construyen ex profeso utilizando en su mayoría componentes COTS. Los satélites LEO más grandes y comunes pesan entre 100 y 1,000 kg (220-2,200 lbs). Su costo promedio es $500,000 y se pueden producir, desde el diseño hasta el producto terminado, en unos 18 meses. Este proceso de producción y de tiempo de entrega mucho más ágiles, junto con un costo de lanzamiento más económico en comparación con los satélites GEO, impulsa un auge en los satélites LEO, que se lanzan casi a diario.

Los satélites LEO ofrecen un gran ancho de banda con baja latencia, lo que los hace ideales para enviar señales hacia y desde la superficie de la Tierra. Como resultado, existe un número creciente de aplicaciones para los satélites LEO. En la actualidad, se utilizan en su mayoría para hacer posible la conectividad global y observar diversos fenómenos en la Tierra:

Conectividad global

• Brindar conectividad de banda ancha a Internet a personas que viven en lugares remotos sin acceso a infraestructuras de telecomunicaciones terrestre. Hacer posible la conectividad a Internet en aviones para el entretenimiento a bordo y otros servicios para pasajeros y tripulación.
• Posibilitar el Internet de las cosas (IoT) mediante la conexión de dispositivos, electrodomésticos y equipos inteligentes para uso residencial, comercial, industrial y militar.

Observación y recopilación de datos

• Monitorear las condiciones ambientales, tales como lecturas meteorológicas actuales, temperaturas de la superficie de la Tierra, altura de las olas, niveles de humedad, velocidad del viento o recuentos de polen, y utilizar esa información para hacer un seguimiento de los efectos de los desastres ambientales.
• Mejorar la producción agrícola a través del acceso a un sistema de información por satélite de bajo costo para que los agricultores determinen qué y cuándo plantar, y de actualizaciones en tiempo real a medida que crecen los cultivos.
• Optimizar el transporte terrestre, marítimo y aéreo mediante el seguimiento de camiones, barcos, aviones y otros vehículos para estimar tiempos de llegada y ayudar a identificar rutas más eficientes.

Los satélites LEO también son ideales para la economía de espacio a espacio, una estrategia de transmisión de datos que se aproxima con rapidez y se lleva a cabo desde un satélite en el espacio a otro objeto en el espacio, en lugar de realizar la transmisión a un objeto en la Tierra. Esto será crítico para respaldar las transferencias orbitales, las estaciones de combustible y los centros de datos, entre otros.

A medida que crece la lista de aplicaciones de comunicaciones, imágenes y satélites LEO, también lo hace la necesidad de una cobertura más amplia a través de una mayor red de satélites en órbita terrestre baja. Los diseñadores y los fabricantes tendrán que confiar en las soluciones COTS para satisfacer la demanda de más satélites LEO de menos costo.

Los componentes COTS son productos prefabricados se pueden utilizar en la producción o ensamble de un producto acabado. COTS+ se refiere a artículos listos para usarse que se han modificado un poco para una aplicación específica o para tolerar el difícil entorno del espacio. Los componentes COTS+ se someten a pruebas adicionales o actualizaciones físicas para satisfacer las demandas de LEO y han sido validados para funcionar en un entorno espacial.

Sin embargo, los diseñadores y los fabricantes no pueden comprometer el rendimiento o la durabilidad en su búsqueda de soluciones más económicas. Los satélites LEO deben ser lo bastante robustos como para tolerar cambios extremos de temperatura y altas vibraciones, sobre todo durante el despeque. Por este motivo, la mayoría de los satélites LEO que incluyen componentes COTS y COTS+ también requieren componentes que se fabrican conforme a los estándares más rigurosos de grado espacial VITA y SOSA para elementos vitales.

Número de satélites

• Las constelaciones de decenas o centenas de satélites LEO recopilan grandes cantidades de datos y proporcionan servicios confiables a clientes en todo el mundo. Varios de los principales proveedores de servicios de Internet por satélite, por ejemplo, producen y lanzan docenas de satélites LEO por semana, con el objetivo final de tener decenas de miles de satélites en órbita.

Vida útil corta

• La vida útil de cada satélite LEO es de tres a cinco años. Los diseñadores no tienen que preocuparse por la radiación solar cósmica, la erosión atómica del oxígeno y otros factores que pueden limitar el ciclo de vida del hardware en el severo entorno del espacio profundo. Por lo tanto, la necesidad de un hardware más robusto y de grado espacial es menos crítica.

Mejoras continuas

• Los satélites LEO evolucionan con actualizaciones graduales de software y cambios incrementales en la tecnología que mejorar las funciones existentes o agregan nuevas. Los nuevos satélites pueden construirse con tecnología más avanzada que satisface las necesidades actuales y anticipa los avances técnicos del mañana.

Integración con satélites GEO

• Para situaciones en las que se requiere una baja latencia y una alta capacidad de procesamiento, como los servicios de transmisión de video, los satélites LEO pueden trabajar en conjunto con los GEO actuales para ofrecer la mejor conectividad.

Tendencias del mercado de la industria

• Las instancias de fusión y colaboración entre empresas de satélites aumenta a medida que la industria crece y madura. Integrar el producto de una empresa con el de otra es más fácil cuando ambos utilizan componentes comunes estándar.

Precios asequibles y satisfacción del cliente

• El uso de partes COTS acelera el ensamble de nuevos satélites y reduce los costos de producción. Como resultado, los proveedores de servicios de Internet o de telefonía que dependen de los satélites LEO tienen la oportunidad de prestar sus servicios a más personas a precios más económicos.

TE Connectivity cuenta con una amplia gama de alambres, cables, relevadores, contactores, sensores y conectores de grado espacial que son ideales para tolerar los rigores de las aplicaciones satelitales LEO, como las siguientes soluciones estándar:

• Los conectores backplane de alta velocidad STRADA Whisper se diseñaron para sistemas de alto rendimiento y gran ancho de banda. Su diseño revolucionario transmite datos a una velocidad de hasta 112 Gb/s, lo que le permite ejecutar eficientes actualizaciones del sistema en el futuro, sin tener que incurrir en costosos rediseños del backplane o el midplane.
• Las carcasas posteriores Micro-D y D-sub satisfacen las demandas funcionales, de material y de rendimiento de las aplicaciones espaciales en las que la calidad y el precio son importantes.
• Los ensambles de fibra óptica reducen el tamaño, el peso y la potencia (SWaP), y se alinean con los requisitos de resistencia a la interferencia electromagnética (EMI) y de alta densidad para respaldar por completo la arquitectura de los sistemas de comunicación, datos y carga útil de alta velocidad.
• Los ensambles de cables ópticos activos cuentan con una mayor flexibilidad de cableado y un mayor alcance, en comparación con las soluciones de cobre pasivo tradicionales y las soluciones emergentes de cobre activo (ACC o AEC). Son compatibles con aplicaciones de computación de alto rendimiento, centros de datos y conexión de redes.
• Los conectores de factor de forma pequeño 369 son productos de alta confiabilidad, livianos, compactos, rentables e ideales para aplicaciones en entornos difíciles.

Además de los productos, los ingenieros de TE Connectivity tienen la experiencia y los conocimientos necesarios para encontrar los componentes COTS o las soluciones COTS+ ideales para el diseño de tu próximo satélite LEO.

• El paso de satélites GEO únicos y especializados a constelaciones de satélites LEO de producción en serie conduce a una mayor necesidad de componentes comerciales estándar (COTS) y COTS+ que reducen costos de producción y acortan plazos de entrega.
• Los satélites LEO, situados entre 160 y 1,900 km (100 a 1,200 millas) de la Tierra, ofrecen un gran ancho de banda con baja latencia para hacer posible la conectividad mundial y observar diversos fenómenos en la Tierra.
• Los diseñadores y los fabricantes de satélites confían cada vez más en las partes COTS para satisfacer la demanda de más satélites LEO de menos costo.
• TE Connectivity cuenta con una amplia gama de soluciones estándar confiables y de fácil acceso que son ideales para tolerar los rigores de las aplicaciones satelitales LEO.