Los satélites se han vuelto tan omnipresentes que a menudo olvidamos su papel esencial. Garantizan la conectividad, asisten en la navegación aérea y proporcionan rápidamente imágenes de zonas afectadas por huracanes o terremotos. También son fundamentales en nuestros esfuerzos de exploración, ya sea para regresar a la Luna, prepararnos para misiones a Marte o monitorear las tormentas solares que amenazan nuestras redes eléctricas.
Sin embargo, esta creciente dependencia de la infraestructura espacial se está convirtiendo en un problema grave: la órbita terrestre se está congestionando cada vez más. Se estima que el número de satélites en órbita baja podría alcanzar los 60.000 para 2030, y cada colisión produce desechos adicionales que permanecen en órbita durante años. Cuanto más rápido se acelere esta espiral, más apremiante será la pregunta: ¿cómo podemos seguir disfrutando de los beneficios que nos ofrecen estos sistemas sin convertir el espacio en un vertedero orbital?
El profesor de ÉTS, Jesús David Gonzalez Llorente, se centra específicamente en este problema. Su programa de investigación tiene como objetivo diseñar y operar las naves espaciales del futuro de manera que se garantice la sostenibilidad del espacio, al tiempo que se aumenta la fiabilidad y la autonomía de los pequeños satélites, que ahora son la base de un auge en las constelaciones.
Satélites que toman las decisiones correctas, por sí solos
Con una formación en ingeniería eléctrica, ciencias de la computación e ingeniería de sistemas, el profesor Gonzalez Llorente está interesado en las tecnologías que permitirán a los satélites convertirse en agentes verdaderamente autónomos. Los dispositivos pequeños, que a menudo pesan menos de 500 kg y, a veces, tan solo 5 kg, ofrecen una vía prometedora: menos costosos y más rápidos de implementar, se han convertido en la piedra angular de muchas misiones modernas. Pero su autonomía sigue siendo limitada debido a la falta de potencia de cálculo, memoria y, sobre todo, energía.
Por eso, el profesor Gonzalez Llorente está trabajando para integrar más inteligencia integrada en los satélites, permitiéndoles coordinarse entre sí, evitar colisiones y detectar anomalías antes de que se vuelvan críticas. Parte de su trabajo, por ejemplo, se centra en algoritmos capaces de clasificar las imágenes capturadas en órbita. El satélite puede descartar las que están borrosas u oscurecidas por las nubes, clasificar las que son relevantes y enviar solo las que son realmente útiles de vuelta a la Tierra. Esto ahorra energía, ancho de banda y tiempo de funcionamiento, al tiempo que mejora la eficiencia de la misión.
Otro aspecto de esta inteligencia integrada es la capacidad del satélite para autodiagnosticarse. Al analizar sus propios datos operativos (temperaturas, voltajes eléctricos, exposición solar, variaciones del campo magnético), podrían aprender a reconocer comportamientos inesperados, anticipar fallas o ajustar su modo de operación para extender su vida útil. En un espacio donde cada intervención cuesta millones y las reparaciones son prácticamente imposibles, esta autonomía se vuelve crucial.
La energía, el talón de Aquiles de los satélites inteligentes
Hacer que un satélite sea más autónomo esencialmente significa aumentar sus requisitos energéticos. Sin embargo, los recursos a bordo son estrictamente limitados. Los satélites dependen principalmente de los paneles solares, complementados por baterías y, a veces, supercondensadores, que ofrecen una alta potencia instantánea pero baja capacidad. A esta restricción física se suma el entorno impredecible: la nave espacial se mueve constantemente entre la luz y la sombra, sus necesidades varían según la carga de trabajo y las operaciones planificadas, y su sistema eléctrico tiene que hacer frente a ciclos térmicos extremos que aceleran su degradación.
Este es el segundo foco de la investigación de Jesús David Gonzalez Llorente. Está desarrollando modelos predictivos para estimar la salud de las baterías, anticipar su envejecimiento y optimizar la distribución de energía entre diferentes tareas. La idea es equipar al satélite con un verdadero “cerebro energético” lo suficientemente inteligente como para decidir cuándo realizar una operación exigente, cuándo cambiar al modo de ahorro de energía y cuándo aprovechar la exposición solar para recargar sus reservas.
El trabajo del profesor Gonzalez Llorente también se centra en la calificación de componentes comerciales (como los supercondensadores) para entornos espaciales. Estos componentes están sujetos a intensas vibraciones durante el despegue y variaciones de temperatura de hasta 80 °C durante cada órbita de 90 minutos, lo que supone una gran tensión para su integridad mecánica y electrónica.
Probar y certificar la IA para el espacio: un nuevo desafío tecnológico
Aunque la inteligencia artificial está ganando terreno gradualmente en el sector espacial, sigue siendo difícil de integrar y certificar. ¿Cómo podemos garantizar que un algoritmo funcionará correctamente una vez instalado a bordo, en un entorno sujeto a radiación, ciclos térmicos repetidos e interferencias electromagnéticas? ¿Cómo podemos asegurarnos de que siempre tomará decisiones seguras, incluso con memoria y potencia de cálculo limitadas?
Para responder a estas preguntas, el profesor Gonzalez Llorente ha desarrollado un marco de pruebas integral. Su equipo está trabajando en simulaciones avanzadas, gemelos digitales y bancos de pruebas de hardware que replican las condiciones orbitales. Su objetivo es establecer un proceso de validación estricto que permita integrar la IA en sistemas críticos, manteniendo al mismo tiempo la fiabilidad que tradicionalmente caracteriza a la ingeniería aeroespacial. Esta es una transformación profunda en la forma en que se diseñan, prueban y certifican los componentes espaciales.
Hacia constelaciones más seguras y un espacio más sostenible
Al combinar la inteligencia artificial, la gestión predictiva de la energía y nuevas metodologías de validación, el profesor Gonzalez Llorente y su equipo de investigación pretenden crear una nueva generación de pequeños satélites cognitivos. Estas naves espaciales autónomas y resilientes, que incorporan mecanismos de toma de decisiones explicables, podrían desempeñar un papel clave en futuras misiones de observación, monitoreo ambiental y gestión de recursos. Esto podría incluir el desarrollo de servicios en órbita, donde un satélite podría reparar o reabastecer combustible a otro, extendiendo así su vida útil y limitando los desechos.
Estas innovaciones podrían transformar profundamente las prácticas en el sector espacial, haciendo que las constelaciones sean más seguras, eficientes y sostenibles. Allanan el camino para una gestión más responsable del entorno orbital, donde cada satélite sería capaz de autogestionarse, anticipar fallas y, sobre todo, evitar crear desechos adicionales.
En un momento en que la órbita terrestre se está volviendo cada vez más frágil, bajo la presión del creciente número de objetos en circulación, esta visión podría bien definir cómo la humanidad continuará explorando y aprovechando el espacio en las décadas venideras.
