El MIT propone instalar un GPS espacial a más de 1,5 millones de kilómetros para conquistar la Luna
El nuevo concepto busca crear una red de satélites que permita mejorar la navegación y las comunicaciones de las naves en el espacio entre la Tierra y la Luna.
En la Tierra, determinar dónde estamos resulta tan sencillo que casi no pensamos en ello. Los satélites del sistema GPS permiten conocer una posición con gran precisión prácticamente en cualquier lugar del planeta. Pero cuando una nave abandona las regiones cercanas a la Tierra y se adentra en el espacio cislunar, entre nuestro planeta y la Luna, la situación cambia por completo.
Actualmente no existe allí un sistema de posicionamiento global equivalente al GPS. Las misiones que operan más allá de la órbita geoestacionaria dependen en buena medida de la Deep Space Network (DSN) de la NASA, una red internacional de grandes antenas de radio instaladas en distintos puntos de la Tierra. Es un sistema extremadamente preciso, aunque sus recursos son limitados y deben ser compartidos entre numerosas misiones.
El desafío de navegar entre la Tierra y la Luna
La distribución de las antenas de la DSN plantea una dificultad fundamental. Todas están ubicadas sobre la superficie terrestre y, frente a las enormes dimensiones del espacio cislunar, la distancia que las separa resulta relativamente pequeña.
Además, existe otra diferencia importante con el GPS. Para que la DSN pueda realizar sus mediciones, las propias naves deben emitir activamente señales hacia las antenas terrestres. El sistema GPS, en cambio, funciona mediante señales que los usuarios simplemente reciben.
Frente a estas limitaciones, científicos del MIT Lincoln Laboratory trabajan en una propuesta que podría cambiar la forma de navegar en esta región del espacio.
Una constelación de satélites como balizas láser
El concepto se denomina Light High-Orbit Utility Signal Emitter (LightHOUSE) y plantea desplegar una pequeña constelación de satélites en órbitas extremadamente altas, que funcionarían como auténticas balizas de navegación.
Estos satélites intercambiarían señales de sincronización y comunicación con las naves que operen en el espacio cislunar. Al mismo tiempo, utilizarían cámaras capaces de observar las estrellas como referencia para determinar la posición y velocidad tridimensional de cada vehículo espacial.
La idea toma como inspiración la filosofía del GPS: trasladar buena parte de la complejidad tecnológica al sistema de satélites de navegación, para que los vehículos usuarios necesiten equipos relativamente pequeños y sencillos.
“Casi todas las misiones espaciales requieren algún grado de navegación y sincronización precisas, pero no existe un sistema de posicionamiento global en este dominio”, explicó Aaron Greenberg, integrante del grupo de comunicaciones láser del laboratorio.
Láseres para mantener las comunicaciones
Una de las características más llamativas de LightHOUSE es que no dependería exclusivamente de las comunicaciones tradicionales por radiofrecuencia. El sistema utilizaría comunicaciones ópticas mediante láseres, capaces de transmitir información directamente a través del espacio.
El concepto se apoya en diferentes trabajos desarrollados por el MIT Lincoln Laboratory y programas financiados por la NASA, entre ellos TBIRD y O2O, además de investigaciones destinadas a mejorar la transferencia óptica de tiempo entre satélites.
Los futuros satélites de LightHOUSE podrían ubicarse en órbitas de hasta aproximadamente 1,6 millones de kilómetros de altura. Desde esas posiciones tendrían una perspectiva mucho más amplia del espacio cislunar y permitirían mejorar la diversidad angular necesaria para determinar las órbitas de las naves.
Esto permitiría evitar interrupciones como la experimentada durante la misión Artemis II, cuando la nave pasó por detrás de la Luna y permaneció aproximadamente 40 minutos sin comunicación directa con nuestro planeta.
Una “GPS lunar” con grandes desafíos por delante
El proyecto todavía se encuentra en una etapa de desarrollo conceptual. Uno de los principales desafíos será conseguir que las señales ópticas funcionen de manera confiable a distancias enormes, combinando las comunicaciones láser con sistemas de observación de alta resolución.
Los investigadores también buscan que exista una marcada diferencia entre los equipos de los satélites baliza y los utilizados por las naves. Los primeros contarían con telescopios de varias decenas de centímetros y transmisores láser de decenas de vatios. En cambio, las naves usuarias podrían necesitar aperturas ópticas de apenas unos centímetros y láseres de decenas de miliwatts.
Con el regreso de la exploración humana a la Luna mediante el programa Artemis y el aumento previsto de las misiones comerciales, científicas y de seguridad en el espacio cislunar, contar con una infraestructura de navegación independiente de las antenas terrestres podría convertirse en una pieza fundamental de la futura actividad espacial.
Por ahora, el equipo del MIT continúa perfeccionando el concepto mediante simulaciones, análisis y experimentos de laboratorio. Una arquitectura detallada del sistema será presentada próximamente, mientras se evalúa una inversión que, para una implementación a gran escala, podría alcanzar cientos de millones de dólares.
El objetivo es que, en el futuro, viajar hacia la Luna no implique navegar a ciegas, sino contar con una infraestructura de posicionamiento espacial tan habitual como el GPS lo es hoy para quienes se desplazan por la Tierra.