Nanosatélites: Uso y ventajas

Introducción

Los nanosatélites son una clase de satélites artificiales caracterizados, principalmente, por su tamaño y masa reducidos. Esta miniaturización ha revolucionado el acceso al espacio, democratizando su uso para universidades, pequeñas empresas y países emergentes.

Figura1. Infografía de un nanosatélite en orbita. Fuente https://actualidadaeroespacial.com/

Se considera que un nanosatélite es cualquier satélite que pese menos de 10 kilos. El Formato de diseño es un estandar (CubeSats), seguido especialmente en el ámbito académico y de investigación. Un CubeSat se basa en unidades (U) de 10x10x10 cm y una masa aproximada de 1-1.3 kg por unidad.  Así, existen:

  • 1U: 10x10x10 cm, ~1 kg.
    • 2U: 10x10x20 cm, ~2 kg.
    • 3U: 10x10x30 cm, ~3-4 kg.
    • 6U: 10x20x30 cm, ~6-12 kg.

    • 12U: 20x20x30 cm, ~12-24 kg

Como carga útil pueden albergar una variedad de instrumentos y sensores miniaturizados, incluyendo:

  • Cámaras multiespectrales, ópticas.
    • Transceptores de radio.
    • Magnetómetros.
    • Sensores de partículas.

    • Demostradores de nuevas tecnologías.

La órbita típica de un nanosatélite, es la órbita terrestre baja (LEO) entre 400 y 650 km de altitud. Lo que permite una menor potencia de transmisión y recepción, y una reentrada controlada al final de su vida útil (quemándose en la atmósfera para reducir la basura espacial). Frecuentemente se lanzan en órbitas polares, lo que les permite cubrir la mayor parte de la superficie terrestre a medida que la Tierra rota debajo.

Ventajas y uso

Las ventajas de los nanosatélites en comparación con satélites más grandes o drones están en:

  • Costo: Son mucho más económicos de construir y lanzar, lo que los hace accesibles para países y empresas con presupuestos limitados.
  • Frecuencia de revisita: Al poder lanzar constelaciones de muchos nanosatélites, se logra una mayor frecuencia de revisita sobre un área específica, lo que permite un monitoreo casi diario de los cultivos.
  • Resolución espacial: Aunque puede variar, algunos nanosatélites pueden ofrecer una resolución espacial decente (de 3 a 10 metros) que es útil para el monitoreo a nivel de parcela.
  • Flexibilidad: Su tamaño y simplicidad permiten un desarrollo y despliegue más rápido de nuevas tecnologías y misiones específicas.

Las aplicaciones mas comunes son:

  • Educación y capacitación:Excelente herramienta para que universidades y estudiantes adquieran experiencia práctica en el desarrollo y operación de satélites.
  • Investigación científica: Permiten probar nuevas teorías y llevar a cabo experimentos en el espacio.
  • Demostración tecnológica: Ideales para validar nuevas tecnologías antes de implementarlas en misiones más grandes.
  • Observación de la Tierra: Monitoreo ambiental, agricultura de precisión, gestión de desastres.
  • Comunicaciones: Internet de las Cosas (IoT), retransmisión de datos en áreas remotas.

Figura2. Iconografía ejemplo de seguimiento con nanosatelite a embarcaciones. Fuente Generado por

Los nanosatélites tienen un enorme potencial para revolucionar la agricultura, especialmente en el contexto de la agricultura de precisión. Sus ventajas, como el bajo costo, el tamaño reducido y la capacidad de formar constelaciones para una alta frecuencia de revisita, los hacen ideales para el monitoreo y la gestión de cultivos. Permiten por ejemplo:

Índices de vegetación: Los nanosatélites equipados con cámaras multiespectrales pueden capturar imágenes en diferentes bandas del espectro electromagnético. Esto permite calcular índices de vegetación como el NDVI (Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada), que es un indicador clave de la salud y el vigor de los cultivos. Las variaciones en el NDVI pueden señalar áreas con estrés hídrico, deficiencias nutricionales o la presencia de plagas y enfermedades.

Detección temprana de problemas: Al monitorear continuamente los cultivos, los agricultores pueden detectar problemas en etapas tempranas, antes de que se propaguen y causen daños significativos.

Estimación del rendimiento: Los datos de salud de los cultivos, a lo largo del ciclo de crecimiento, pueden utilizarse para predecir el rendimiento esperado, lo que ayuda a la planificación de la cosecha y la comercialización.

Mapeo de cultivos: Permiten crear mapas precisos de los tipos de cultivos, su extensión y su distribución en grandes áreas.

Monitoreo del crecimiento: Ofrecen una visión del progreso del cultivos a lo largo de su ciclo de vida, lo que ayuda a tomar decisiones agronómicas oportunas.

Evaluación del impacto ambiental: Pueden ayudar a monitorear el impacto de las prácticas agrícolas en el medio ambiente, como la erosión del suelo o la salud de los ecosistemas circundantes.

Figura3. Imagen de área con predominante uso agrícola de la constelación de nanosatelites de PlanetScope

Nonosatélites en Venezuela

Venezuela ha mostrado interés en el desarrollo de capacidades espaciales, incluyendo el área de los nanosatélites, como parte de nuestro programa espacial. Si bien ha lanzado satélites más grandes con cooperación internacional, principalmente con China, como los satélites Simón Bolívar, Miranda y Sucre, también ha expresado el objetivo de desarrollar tecnología espacial propia, incluyendo satélites pequeños.

Como parte de la búsqueda de la “soberanía e independencia tecnológica”, el Gobierno Bolivariano, con el acompañamiento de la República Popular China, ha lanzado al espacio tres satélites: el Simón Bolívar para telecomunicaciones y dos de observación terrestre el Miranda y el Sucre.

Además, la Agencia Bolivariana para Actividades Espaciales (ABAE),  institución nacional encargada de las actividades espaciales en Venezuela, ha impulsado proyectos y programas para el uso y aplicación de tecnologías espaciales, como la observación de la Tierra. La ABAE ha estado trabajando en el proyecto de un centro de investigación y desarrollo para el diseño, ensamblaje y prueba de satélites pequeños.

Constelaciones en operación

Los ejemplos mas destacados de constelaciones de nanosatélites que están operando y su finalidad:

  1. Planet Labs (Constelación Dove y SkySat):
    1. Tipo de satélites: Principalmente, sus satélites Dove son CubeSats de 3U (un tipo de nanosatélite) y los SkySat son microsatélites de alta resolución.
    1. Cantidad: Planet opera la mayor constelación de satélites de observación de la Tierra, con cientos de Doves y una flota creciente de SkySats.
    1. Propósito: Ofrecen imágenes multiespectrales diarias de toda la superficie terrestre con resoluciones de 3-5 metros (Doves) y submetro (SkySats).

    1. Funcionamiento: La gran cantidad de satélites en diferentes planos orbitales asegura una revisita diaria a casi cualquier punto de la Tierra, lo que permite un monitoreo muy dinámico y de alta frecuencia.

  • Spire Global (Constelación Lemur):
    • Tipo de satélites: Nanosatélites de la serie Lemur, que son CubeSats de 3U.
    • Cantidad: Operan una constelación de más de 100 nanosatélites activos.

    • Propósito: La empresa Spire se enfoca en la recolección de datos y análisis para varios mercados:
      • Vigilancia marítima (AIS): Rastreo de embarcaciones a nivel global recibiendo señales del Sistema de Identificación Automática (AIS), crucial para la seguridad marítima y la logística.
      • Aviación: Rastreo de aeronaves y datos meteorológicos para rutas aéreas.
      • Meteorología (Radio Ocultación GNSS): Recopilación de datos atmosféricos (temperatura, presión, humedad) mediante el análisis de la forma en que las señales GPS son afectadas al pasar por la atmósfera. Esto mejora los modelos de pronóstico del tiempo.

      • Inteligencia de datos: Ofrecen sus datos y análisis a diversas industrias.

  • Swarm Technologies (adquirida por SpaceX/Starlink):
    • Tipo de satélites: Nanosatélites extremadamente pequeños, del tamaño de un sándwich (aproximadamente 10x10x2.8 cm, o 1/4 de unidad CubeSat), conocidos como SpaceBEEs.
    • Cantidad: Han desplegado una constelación de más de 100 de estos pequeños satélites.
    • Propósito: Proporcionar conectividad de Internet de las Cosas (IoT) de muy bajo ancho de banda para dispositivos en ubicaciones remotas. Es ideal para:
      • Sensores agrícolas.
      • Seguimiento de activos (contenedores, vehículos, animales).
      • Monitoreo ambiental básico.

    • Funcionamiento: Su tamaño ultrapequeño permite lanzamientos de «oportunidad» a un costo muy bajo, habilitando una red global de IoT donde la conectividad celular no llega. Han sido integrados en la división Starlink de SpaceX.

  • Kepler Communications:
    • Tipo de satélites: Se centran en nanosatélites que actúan como nodos de red para servicios de comunicación.

    • Propósito: Construir una red de comunicación espacial para proporcionar conectividad de banda ancha a la órbita terrestre baja (LEO) y la superficie. Sus servicios incluyen:
      • Global Data Service (GDS): Conectividad de banda ancha «polo a polo» para aplicaciones móviles y fijas.
      • Everywh: El sector está en constante crecimiento, con nuevas constelaciones emergiendo para abordar diferentes nichos de mercado, desde la observación de la Tierra hasta la comunicación y el monitoreo de activosereIoT: Solución de IoT asequible.

      • Relevo de datos en órbita: Permiten que otros satélites descarguen sus datos rápidamente sin necesidad de esperar a pasar por una estación terrestre. Esto acelera el acceso a la información generada en el espacio.

En resumen, los nanosatélites son pequeños, económicos y rápidos de desarrollar, lo que los convierte en una herramienta versátil y accesible para una amplia gama de aplicaciones en el espacio y de utilidad practica. El sector está en constante crecimiento, con nuevas constelaciones emergiendo para abordar diferentes nichos de mercado, desde la observación de la Tierra hasta la comunicación y el monitoreo de activos, investigación científica  y en Venezuela, la ABAE esta con el interés de promover su desarrollo en beneficio de país.

ES/Mayo 2025.

Referencias

https://alen.space/es/guia-basica-de-nanosatelites/

https://actualidadaeroespacial.com/

https://abae.gob.ve/

https://apollomapping.com/planetscope-satellite-imagery