Intro

-¡Buenas, Jairo! Te he traído lo que pediste:… una sartén.

+Perfecto.

-¿Perfecto? ¿Para qué quieres una sartén?

+Para ponerla encima del router.

-…Jairo, eso es maltrato doméstico del WiFi.

+No, no, es ciencia. Si el router lanza ondas electromagnéticas… yo le pongo una parabólica.

-Eso no es una parabólica, eso es una sartén con traumas.

+Exacto: una parabólica de hierro fundido, con extra de patatas.

-¿Y qué esperas conseguir?

+Que el WiFi llegue al dormitorio. Si podemos hablar con un satélite a miles de kilómetros… Me gustaría poder tener señal más allá de este dichoso pasillo.

-Ah. La gran pregunta de la humanidad: ¿por qué llega el satélite y no llega el WiFi?

+Eso. Y creo que hoy lo explicamos sin sartenes.

-Voy a darle al episodio antes de que intentes “amplificar” el microondas.

+ Ahora que lo dices… ¿Crees que podría calentarme el café sin moverme del despacho?

- Caliente me tienes tú a mí la cabeza con tanta tontería ya… ¿Pero a dónde vas ahora con la freidora y la airfryer…?

+ ¡ES POR LA CIENCIA!

Cabecera

Desde que el ser humano tiene memoria, siempre ha mirado al cielo. Estrellas, planetas,  constelaciones y demás movidas del inmenso, insondable, oscuro, aterrador, insultantemente largo a lo ancho y ancho a lo largo, caótico por naturaleza y nada acogedor espacio. Pero… ¿conoces el origen de sus historias? Empieza Astro.

Historia

Los satélites forman parte de nuestro día a día. Imágenes meteorológicas para predecir si tenemos que coger el paraguas antes de salir. El sistema GPS para encontrar nuestra posición y saber a dónde tenemos que ir. Servicios como Starlink, que dan conectividad a internet en cualquier sitio a donde la fibra no pueda llegar. Pero, ¿cómo es posible? ¿Cómo podemos hablar con algo que está a miles de kilómetros de distancia, pero no puedo hacer una llamada desde el parking de mi supermercado favorito? Sí, ese que aún no nos paga por decir su nombre. La pelota está en vuestro tejado.

Para responder a esta pregunta, tenemos que saltar un poco en el tiempo. Tampoco demasiado, no os preocupéis. Solamente tenemos que retomar la historia de la carrera espacial justo cuando la dejamos: con la llegada del hombre llega a la luna en 1969

En 1969, la recién inventada comunicaciones satélite ya formaban parte del operativo de la NASA. Después de una década de ingeniería, habíamos pasado de utilizar los satélite como simples espejos de cobertura a auténticos repetidores. Desde 1958, los satélites incorporan equipamiento dedicado a recibir y amplificar las señales de radio que recibe, posibilitando que la llegada de la señal a la tierra sea posible. Los juegos olímpicos de Tokyo de 1964 fueron retransmitidos por satélite en distintas partes del mundo.

Es cierto que de Estados Unidos a Tokyo hay algo menos de distancia que hasta la Luna, pero el principio es el mismo. Recibes una señal, multiplicas su potencia por un factor de 100 o de mil, y la mandas de vuelta. Desde el punto de vista de comunicaciones, no hay ninguna duda de que se podía transmitir el vídeo del alunizaje casi en riguroso directo.

Una vez que la carrera espacial llegó a su meta, comenzó la guerra comercial por el espacio. Desde muy pronto, en 1964, se creó la Organización Internacional de Satélites de Comunicaciones. Su primer satélite, lanzado en 1965, permitía a los estadounidenses del disfrute de un canal de televisión europeo. Y viceversa, el satélite también permitía que un europeo pudiese ver la tele norteamericana. Y desde entonces no han dejado de aumentar el uso de estos satélites de comunicaciones. Comunicaciones desde barcos en alta mar, teléfonos por satélite para uso militar…

Por lo tanto, la tecnología de los satélites lleva décadas existiendo: recibes una señal, la amplificas, y la devuelves a la superficie terrestre. Pero, si no logramos que el Wifi llegue de una punta a casa de la otra, ¿cómo hacemos que esto funcione? ¿Cuál es el secreto? La respuesta es que una magia oscura y tenebrosa llamada… electromagnetismo.

<NOTWEB> Sonido de DUN DUN DUUUUNNNN </NOTWEB>

No hombre no, ya ha salido el de guión con lo de que sabe de electromagnetismo. Ains…

La ingeniería del satélite

Hay tres secretos que explican cómo somos capaces de comunicarnos con un satélite. El primer secreto es la parte más simple: la antena. Simplificando mucho, una antena es un cable metálico de una longitud determinada que convierte corriente eléctrica en radiación electromagnética. Técnicamente, todos los metales que llevan corriente eléctrica generan radiación electromagnética, pero esos no los consideramos antenas. ¿Y por qué? La clave está en el tamaño. Una antena de un tamaño determinado generará mucha radiación si la corriente eléctrica varía a una frecuencia concreta. A más pequeña sea la antena, más rápido tendrá que variar la corriente eléctrica. O lo que es lo mismo, mayor será la frecuencia a la que varía esta corriente.

Esta velocidad de vibración de la corriente es lo que determina la frecuencia de la radiación electromagnética. Hablamos del wifi a 2.4 GHz porque la corriente que genera este WiFi oscila 2 mil millones 400 mil veces por segundo. La radio FM del coche oscila entre 80 y 120 millones de veces por segundo. Y a mayor sea la frecuencia, menor tiene que ser el tamaño de la antena.

¿Y por qué esta relación? Imagínate un grupo de deportistas corriendo 10 metros en línea recta, y dándose la vuelta. Un poco extraño, pero es que quieren practicar los giros de 180 grados. Al principio quieren hacer unos 6 giros por minuto, pero rápidamente se acostumbran. Sin embargo, correr no se les da demasiado bien. Después de semanas entrenando, sigue siendo imposible cruzar esos 10 metros en menos de 10 segundos. Y quieren mejorar su entrenamiento, quieren entrenar más giros. ¿Qué solución podemos darle a estas jóvenes promesas? Bueno, si sólo gira cuando llega al otro lado del recorrido… podríamos disminuir el tamaño del recorrido. 6 metros en línea recta tardaría 6 segundos en recorrerlos. Por lo tanto, llegamos a esos 10 giros por minutos que ansiaba. Ala, problema resuelto, otra victoria de Astro Podcast sobre el mundo de la moda.

¿Por dónde íbamos? Ah sí, electromagnetismo. Bueno, pues los electrones son como ese grupo de atletas. A más veces por segundo tenga que cruzar la antena de un lado a otro, menor tendrá que ser el tamaño para que le dé tiempo. Cuando el tamaño de la antena es el perfecto para los giros de los electrones, la antena emite radiación electromagnética. Este movimiento es el que transforma la antena en una especie de “bombilla electromagnética”.

E igual que las bombillas, podemos utilizar espejos para redirigir mejor la luz. Eso son las antenas parabólicas, grandes espejos electromagnéticos que concentran mejor la luz en una dirección. A más grande la parabólica, más se dirige en una única dirección. Y ese es el primer secreto: que sabemos muy bien dónde están los satélites, así que podemos utilizar parabólicas gigantes para apuntar mejor la antena.

El segundo secreto son los amplificadores que usan los satélites, que son una barbaridad. ¿Sabéis lo de los repetidores WiFi? Bueno, pues imaginate eso multiplicado por 1000. Llega la señal, se le elimina el ruido sobrante, se mejora la calidad de la señal, y se amplifica enormemente en potencia. Y luego, a la parabólica para devolver la respuesta a la superficie terrestre.

Y el tercer secreto es cómo mandamos la información. Si todo el mundo quiere usar el mismo satélite a la vez, ¿cómo distingue el satélite de quién es cada cosa? Bueno, pues para empezar, porque no se manda todo a la vez. Se manda por turnos: primero uno, luego otro, luego el siguiente. Pero, además, no se manda todo a exactamente la misma frecuencia, sino que se va variando según necesidad. ¿Qué llueve? Pues se usa una frecuencia a la que la lluvia le afecte menos. ¿Hay una tormenta de polvo? Pues otra frecuencia. Utilizando antenas preparadas para todas estas posibles frecuencias podemos asegurar que el satélite siempre nos va a escuchar, y que nosotros vamos a escuchar el satélite.

Las comunicaciones satélite

Así que esos son los tres secretos: parabólicas grandes, amplificadores potentes, y adaptación a las condiciones del medio. Propiedades básicas del electromagnetismo, mucha potencia, y reaccionar ante los cambios inesperados. Una tecnología que ha permitido mantener las comunicaciones de punta a punta del globo cuando no había otra forma de lograrlo.

Y ahora está más cerca que nunca. De los 5600 satélites que orbitan nuestros planetas, unos 3000 se encuentran en la órbita más baja posible. Entre estos se cuentan los sistemas como Starlink, o la base de lo que va a ser el futuro 5G a través de satélite. Starlink se basa en el mismo principio base: usar una parabólica para hablar con el satélite, y obtener cobertura. Pero… ¿y el móvil? ¿Cómo habla un móvil con un satélite? Claramente no tiene una parabólica dentro, y no hay potencia suficiente en el móvil como para amplificar la señal hasta tan lejos… ¿no?

Bueno, hay muchos asteriscos. Un móvil no se va a poder conectar a un satélite muy lejano para mantener videollamadas, pero si puede conectarse a un repetidor cercano que tenga la parabólica necesaria para comunicarse con el satélite. Quizás no pueda conectarse directamente en un entorno urbano, pero si puede conectarse a un dron que haga de elemento de apoyo adicional. O quizás sí pueda conectarse directamente a un satélite en órbita baja desde una zona rural para mandar un aviso de emergencia.

Este tema está ahora mismo un poco en el aire, porque está todo el mundo discutiendo aún cuál va a ser la mejor forma de aprovechar el satélite. Las tres soluciones principales son las que hemos dicho: o bien con un repetidor fijo en tierra, un repetidor móvil colocado en un dron o un helicóptero, o conexión directa a un móvil en zonas de baja población.

Lo interesante, y el cambio que supone para 5G realmente, es que 5G está siendo diseñado para trabajar directamente en satélite. Osea, que el objetivo no es que necesites un móvil distinto o un receptor intermedio para usar el satélite. El objetivo es que tengas un único móvil y una única red para poder conectarte desde cualquier parte.

Cierre

Las mejores previsiones hablan de que dentro de 5 años las comunicaciones a través de satélite formarán aún más parte de nuestro día a día. Las mejores mentes científicas e ingenieriles están trabajando ya en ello.

Para lo que no se necesita tanta mente es para saber que hemos llegado al final de este episodio. Muchas gracias por escucharnos un episodio más, y muchas gracias a… sí hombre, ya lo que me faltaba. Muchas gracias a los ingenieros de telecomunicaciones. Pero este qué se ha creído, escribiéndose las gracias a sí mismo.

Nosotros nos vemos en el próximo episodio con más historietas del espacio, pero yo me voy a ver ahora mismo al de guión, que está desatado.

Astro luego!