a principios de este mes, una pequeña empresa con sede en San Francisco llamada Earth Observant anunció que había ganado un contrato de desarrollo con la incubadora de tecnología AFWERX de la Fuerza Aérea para avanzar en su diseño para un satélite de imágenes ópticas de órbita terrestre pequeña y muy baja (VLEO).

otro contrato de desarrollo de satélites pequeños podría no parecer un gran problema dados los muchos smallsats que ahora se están produciendo (y en el espacio) para comunicaciones, datos e imágenes., Pero el contrato de desarrollo de Earth Observant puede señalar una nueva tendencia: el envío de satélites pequeños a altitudes relativamente bajas.

Los satélites que vuelan en órbita terrestre baja (LEO) normalmente ascienden a una altitud de 500 kilómetros (310 millas) o más por encima de la tierra. VLEO sats como el satélite de imágenes propuesto por Earth Observant «Stingray» vuelan a 300 km o menos. A 250 km donde la startup dice que Stingray volará, los satélites siguen básicamente en la atmósfera de la Tierra., Eso viene con algunas desventajas como la resistencia aerodinámica y la fuerte atracción gravitacional, que son lo suficientemente significativas como para hacer que la órbita de una nave espacial decaiga en menos de 5 años, lo que requiere cambios en los diseños tradicionales.

Pero también hay ventajas reales. Volar a menor altitud puede mejorar la resolución de los sensores ópticos, el rendimiento radiométrico (sensores infrarrojos/microondas) y la precisión geoespacial. Esos beneficios de detección también pueden reducir el tamaño de la carga útil requerida (óptica, radar o comunicaciones) y, por lo tanto, el costo.,

los satélites VLEO de observación de la Tierra podrían ser más competitivos, ya sea volando plataformas más capaces al mismo costo o ofreciendo las mismas capacidades a un costo reducido. Se podría argumentar que los costos más bajos, que permiten un mayor número, también producen una mejor cobertura.

y hay otro problema. La órbita terrestre baja está cada vez más abarrotada.

Las estimaciones sugieren que para 2025, el número de objetos hechos por el hombre enviados al espacio anualmente superará los 1.100. La mayoría estará estacionada en LEO., SpaceX ofrece un excelente ejemplo: ha lanzado más de 600 satélites LEO para su constelación de Internet de banda ancha Starlink y planea lanzar miles.

El equipo de Starlink está construyendo 120 smallsats cada mes y la Comisión Federal de Comunicaciones ha aprobado el esquema de SpaceX para construir la constelación de Starlink a 12,000 satélites. La compañía ha solicitado derechos para agregar 30,000 más.

Amazon AMZN y OneWeb, con sede en el Reino Unido, están construyendo sus propias constelaciones de internet en LEO que están planificadas para tener 3.236 y 1.000 satélites, respectivamente., El desorden resultante no sólo podría tener consecuencias para las colisiones en la órbita terrestre baja, sino también para la densidad que podría interferir con la capacidad de detección de satélites militares y estratégicos muy importantes a mayores altitudes.

Pez Volador bajo

Stingray de Earth Observant es un satélite de imágenes ópticas de 400 libras, 8 pies por 8 pies con un cuerpo similar a un transbordador espacial, o «autobús», como se le llama en la industria. La forma ayuda a reducir la resistencia aerodinámica a la altitud a la que vuela Stingray. También puede ayudar a la maniobrabilidad para otros propósitos, aunque no lo discutimos con Earth Observant.,

la startup privada está compuesta por veteranos de la industria satelital con experiencia en sistemas de propulsión., Comenzaron a diseñar Stingray en 2018 y esperan tener un prototipo en el aire en los próximos 24 meses, lo que finalmente conducirá a una constelación de 30 unidades que pueda proporcionar imágenes muy precisas y oportunas a los clientes militares, gubernamentales y civiles.

«lo que creo que intrigó a la Fuerza Aérea es el hecho de que operamos en una órbita terrestre muy baja y que potencialmente podríamos producir muy rápidamente, bastante barato y obtener un número en el espacio», dice el cofundador y director de operaciones de Earth Observant, Paul E. Smith.,

La puntualidad fue otro factor que atrajo a AFWERX, el Centro de Sistemas Espaciales y de misiles de la USAF y el laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea, según Smith. El VLEO Stingray podría enviar imágenes casi en tiempo real a los usuarios de la Fuerza Aérea o del Ejército. En términos de imágenes satelitales, casi en tiempo real significa transferir una imagen parcialmente procesada a una estación terrestre fija o a un usuario móvil en pocos minutos.,

eso es más corto que el promedio en parte debido a la latencia ligeramente menor que viene con las transmisiones de baja altitud, pero también debido al objetivo de Earth Observant de llevar a cabo algún procesamiento de imágenes (los datos de imagen óptica raw deben procesarse y formatearse para su uso) a bordo de Stingray utilizando métodos de computación de borde en lugar de simplemente enviar datos raw a una estación terrestre.

«nuestro objetivo es evitar las pilas de procesamiento de estaciones terrestres tradicionales», afirma Smith. «Sabíamos que era importante, no sabíamos cuán importante., Pero después de hablar con la Fuerza Aérea y el Ejército se hizo bastante claro que obtener los datos más rápido es su deseo fundamental. Es algo que nos están buscando a todos en el espacio para hacer.»

Stingray enviará imágenes a través de la banda Ka (26.5 a 40 GHz) que se ajusta al sensor multidominio que une los sistemas TITAN (Tactical Intelligence Targeting Access Node) y AMBS (Airborne Battle Management System) que el ejército y la Fuerza Aérea están desarrollando respectivamente. Su potencial para eliminar al intermediario (i. e., estaciones de procesamiento en tierra), transmitir imágenes directamente a unidades/activos tácticos seguramente sería de interés para los servicios y es algo que Smith de EA espera que la Fuerza Aérea pruebe Stingray.

» ¿podemos producir un producto viable desde el satélite, transferirlo al suelo y tener grados de usabilidad?»

el procesamiento y análisis de imágenes completos (para los cuales la Fuerza Aérea tiene muchas herramientas que Smith señala) todavía se pueden hacer con los datos ópticos de Stingray, pero las imágenes para usuarios móviles en entornos tácticos no siempre tienen que ser perfectas. La puntualidad importa.,

«la idea es que si tienes una imagen de un área en cinco minutos, lo que sea que te interese podría seguir ahí», dice Smith.

ver pero no ser visto en VLEO

El Coronel Eric Felt, director de la dirección de vehículos espaciales del laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea en la base Kirtland de la Fuerza Aérea en Nuevo México, dice que es un defensor del uso de todo tipo de órbitas, no solo las tradicionales para imágenes y comunicación

«veo VLEO como una nueva órbita que tiene potencial para nosotros. Estoy muy contento de que vaya tras esta zona de la misión.,»

Colonel Felt está de acuerdo en que la resolución que los satélites que vuelan más cerca de la Tierra pueden entregar para una carga útil más pequeña es deseable. Produce una ventaja de costo por imagen de alta resolución que la Fuerza Aérea está ansiosa por aprovechar, dice. «Más satélites y más capacidad es definitivamente de interés para nosotros.»

«la otra cosa que realmente me gusta de VLEO es que es más difícil rastrear satélites en esa órbita. Primero, hacen zoom sobre lo alto tan rápido. La velocidad angular hace difícil rastrear un satélite que viene sobre ti., En segundo lugar, la resistencia de la atmósfera hace que sea más difícil predecir dónde va a estar un satélite determinado en un momento determinado. Eso también nos gusta.»

Felt también reconoce que LEO es un lugar ocupado. «Si LEO se llena, ¿Por qué no ir más alto o más bajo? Tienes más libertad de operación en VLEO.»

El procesamiento de imágenes a bordo propuesto por Earth Observant y edge computing no es exclusivo de la compañía o de los niveles de vuelo de VLEO, pero es de alto interés para los comandantes combatientes de la Fuerza Aérea, El Coronel Felt confirma.,

de hecho, la Fuerza Aérea recientemente llevó a cabo un ejercicio en el que adquirió todas las imágenes de satélite comerciales disponibles que pudo encontrar, tomando datos de 266 satélites. Luego preguntó a los combatientes si las imágenes eran útiles. La respuesta fue un fuerte «sí», citando el valor particular de las imágenes persistentes. Commanders also acknowledged that current timelines for processing and image delivery are too long.

«simplemente no pueden esperar horas para obtener sus imágenes», dice Felt.,

mirando la obra de arte de arriba, usted puede notar que las tensiones observantes de la Tierra Stingray es capaz de ajustar la altitud en órbita, tiene un área de sección transversal baja y es altamente maniobrable.

tales atributos podrían ser útiles para la Fuerza Aérea.

» cuanto más puedas maniobrar, menos predecible será tu órbita. Eso es bueno», dice Felt. «Una pequeña sección transversal también es buena. Si no pueden encontrarte, no pueden decir que estás arriba. Si realmente te metes en una guerra de disparos, es más difícil para ellos atacarte o derrotarte.,»

The military appears to be going for agile, low-altitude satellites at low cost. Ese es el espacio competitivo perfecto para los proveedores de servicios satelitales en ciernes.