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TELECOMUNICACIONES

Globos para tener internet

Los aerostatos utilizados como retransmisores de la señal de banda ancha pueden ayudar a llevar conectividad hasta lugares remotos del planeta

Imagem: Eduardo Cesar Los aparatos de Altave pueden usarse en la vigilancia de fronteras y en la seguridad de grandes eventos, entre otras aplicacionesImagem: Eduardo Cesar

La vida sin acceso a internet es una situación común para alrededor 3.900 millones de personas en el planeta, que aún no disponen de este servicio. Esta estimación es de la Comisión de la Banda Ancha para el Desarrollo Sostenible, una entidad formada mediante la colaboración entre la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (Unesco) y la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT). Gran parte de los excluidos digitales viven en áreas rurales de los países en desarrollo. Y para que el planeta se convierta en un lugar más conectado, se han puesto en práctica diversas iniciativas.

Una de ellas es el Proyecto Loon, de la empresa X, antiguo brazo de investigación de Google y en la actualidad un negocio autónomo controlado por Alphabet, holding responsable del gigante mundial de búsquedas. El Proyecto Loon se creó en 2013 y aún se encuentra en estadio experimental. El mismo consiste en una red de globos no tripulados, inflados con gas helio, que vuelan en la estratósfera, la franja de la atmósfera terrestre situada entre los 7 kilómetros (km) y los 50 km de altura, cargando equipos capaces de extender la conexión a internet hasta regiones aisladas del globo.

Facebook también tiene su proyecto, denominado Aquila, que contempla el uso de un dron impulsado por energía solar para distribuir la señal de internet. En Brasil, la empresa Altave, de la localidad de São José dos Campos (en São Paulo), emplea globos para llevar banda ancha a propiedades y comunidades rurales. Esta tecnología también puede utilizarse luego de desastres naturales, cuando la infraestructura de una determinada localidad queda destruida, y en el monitoreo de grandes eventos.

Los globos del Proyecto Loon flotan a 20 km de la superficie de la Tierra, por encima del nivel de crucero de los aviones comerciales. Se los fabrica en polietileno, y están proyectados para soportar las condiciones hostiles de la estratósfera. Tienen 15 metros (m) de diámetro por 12 m de altura y pueden permanecer durante más de 100 días en el espacio.

Debajo de la envoltura (la parte inflable del globo), la cápsula de vuelo está equipada con aparatos electrónicos que reproducen una torre de telefonía celular. La conexión de alta velocidad se realiza con la operadora de telecomunicaciones más cercana al globo. Antenas presentes en el aparato captan la señal y la retransmiten a otros globos del proyecto, que se comunican entre sí para montar la red de comunicaciones. Luego se envía la señal a los usuarios. Cada globo cubre un área de cinco mil kilómetros cuadrados (km2).

“Los globos del Loon operan como satélites de órbita muy baja. Para que la conectividad sea eficiente, es necesario montar una red con varios globos que brinde una amplia cobertura e impida la existencia de regiones desprovistas de señal de internet, los llamados puntos ciegos”, explica el ingeniero electrónico Lúcio André de Castro Jorge, de la estatal Embrapa Instrumentación, con sede en São Carlos (São Paulo), un experto en soluciones para el campo utilizando vehículos aéreos no tripulados (VANTs).

El Proyecto Loon ya ha llevado la señal de internet a propiedades rurales de Nueva Zelanda y a víctimas de inundaciones en Perú. En 2014, X demostró la operación de esta tecnología en Brasil. Se lanzaron dos globos en el estado de Piauí, uno de los que tienen menor nivel de conectividad en Brasil. Uno de ellos le suministró señal de banda ancha a una escuela de la zona rural de Campo Mayor, en el norte del referido estado.

Imagem: Eduardo Cesar Posicionados a alturas de hasta 200 metros, los equipos que fabrica Altave miden entre 3 y 7 metros de diámetroImagem: Eduardo Cesar

Un dron solar
Con sus 40 m de longitud desde la punta de un ala a la otra (mayor que la envergadura de un Boeing 737), el gigantesco dron impulsado con energía solar de Facebook realizó su vuelo inaugural en julio del año pasado. El Aquila fue proyectado para volar a una altura de entre 18 km y 27 km a los efectos de enviar la señal de internet hacia receptores situados en suelo empleando un sistema de transmisión por láser que aún se encuentra en desarrollo.

La aeronave está fabricada en fibra de carbono y pesa 450 kilos, la mitad del peso de un coche pequeño. Se la construyó para permanecer hasta 90 días en vuelo, proveyendo conectividad a un área de 60 km de diámetro. “Este proyecto aún tiene por delante algunos años de desarrollo. Su mayor problema es la autonomía de vuelo. Por eso sus alas son tan grandes y cargan tantos paneles fotovoltaicos para captar energía destinada a las baterías”, dice Castro Jorge, de Embrapa Instrumentación.

Imagem: Jon Shenk/ Proyecto Loon Los artefactos del Proyecto Loon han llevado internet a productores rurales de Nueva Zelanda, a víctimas de inundaciones en Perú y a estudiantes del estado de Piauí, en BrasilImagem: Jon Shenk/ Proyecto Loon

Aerostatos cautivos
Una diferencia esencial entre la tecnología de Altave, empresa fundada en 2011, y las que se utilizan en los proyectos Loon y Aquila, consiste en que los aerostatos (aeronaves más liviana que el aire, como los globos y los dirigibles) de la brasileña no vuelan libremente en el cielo sino que permanecen sujetos por medio de un cable a una estación de anclaje en suelo. “Nuestros globos, posicionados entre los 50 m y los 200 m de altura, son como torres flexibles aptas para contener distintas tecnologías. La misma plataforma puede usarse en cámaras de monitoreo, radios de comunicaciones o equipamientos científicos”, explica el ingeniero aeronáutico Leonardo Mendes Nogueira, uno de los socios de Altave.

En el segmento de telecomunicaciones, el principio de funcionamiento es el mismo del Loon: el globo recibe la señal de internet de la estación más cercana situada en tierra y se la retransmite a usuarios ubicados en puntos remotos. Como se encuentra a mayor altura que una torre de telefonía, que mide entre 30 m y 60 m de altura, logra irradiar la señal hasta sitios más lejanos, superando obstáculos existentes en tierra.

Además de ofrecer conectividad, los aerostatos de Altave pueden utilizarse para efectuar la vigilancia de fronteras, la seguridad de grandes eventos y el monitoreo ambiental (desmontes forestales, incendios, áreas de explotación mineral) y de infraestructuras (redes de transmisión eléctrica y oleoductos). Para desempeñar estas misiones, los globos cuentan con un conjunto de cámaras y aparatos de comunicación a bordo. “Proyectamos y desarrollamos toda la plataforma aeronáutica, lo cual abarca a la envoltura, la barquilla y el dispositivo de anclaje. El hardware que va en el globo es de otros proveedores. Lo que nosotros hacemos es integrarlo al sistema”, dice el ingeniero aeronáutico Bruno Avena, el otro socio de la empresa.

Los globos se usaron para monitorear lugares de competición durante los Juegos Olímpicos de Río en 2016

Sencillez y desafíos
Los globos cautivos como los de Altave no constituyen precisamente una novedad –ya se usaron en la guerra civil estadounidense, a mediados del siglo XIX, para el patrullaje aéreo–, pero tan sólo alrededor de una docena de empresas hace uso comercial de los mismos. Los principales fabricantes están en Estados Unidos, Francia, Israel y Rusia, y la competencia brasileña no existe.

Una característica de los globos de Altave, que tienen entre 3 m y 7 m de diámetro, es su simplicidad. “Puede operarlos una sola persona”, comenta Avena. “Uno de los mayores problemas operativos con los globos cautivos era la complejidad de su manipuleo en suelo, que requería la actuación de varios operadores cuando había viento. Por eso concebimos una plataforma que permite izarlos y replegarlos sin necesidad de manipular cuerdas. El operador comanda todo por control remoto. Esta solución redundó en la obtención de una patente”. Altave también creó un sistema de anclaje que le aporta un tiempo de vida mayor al cable que sostiene al globo.

“La producción de globos y de un guinche automático para mantenerlos sujetos a una estación ubicada en suelo no constituye una innovación en términos mundiales, pero Brasil no contaba con esa tecnología. El desarrollo que Altave concretó no es trivial”, subraya el ingeniero electricista Geraldo José Adabo, docente del Instituto Tecnológico Aeronáutica (ITA) y coordinador de proyectos en el área de sistemas autónomos de dicha institución.

En 2010, Adabo contrató a Altave para ayudarlo en un proyecto de inspección de líneas de transmisión. “En ese momento yo estaba coordinando un programa en el que se usaban drones para efectuar la inspección. Pero había fallas de comunicación entre la aeronave y el centro de control, con lo cual el límite era de 2 km”, explica. “Altave propuso una solución que expandió a 50 kilómetros el alcance de la comunicación.”

Los globos de Altave, cuyo precio final varía de algunas decenas de miles de reales a millones de reales, dependiendo de la aplicación y de los equipos presentes a bordo, también se usaron durante la Copa de las Confederaciones realizada en Brasil en 2013, y en los Juegos Olímpicos de Río de Janeiro, en 2016. En el primer caso, un aerostato se encargó del monitoreo del perímetro del estadio Maracanã, en Río. El globo estaba equipado con una cámara termal de alta sensibilidad y capacidad de zum. Fue una demostración sin cargo para los organizadores.

En las Olimpíadas de Río, la empresa ganó una licitación internacional y cuatro globos con 13 cámaras a bordo se usaron para monitorear los lugares donde transcurrió la competencia. De acuerdo con Leonardo Nogueira, fue la primera vez que se empleó esta tecnología durante Olimpíadas. La empresa percibió 24,5 millones de reales por la prestación del servicio.

Con una facturación de 13 millones de reales por año, Altave tiene planes de crecimiento. La empresa posee seis globos en operación en Brasil y planea exportar sus productos. Para ello firmó en junio un acuerdo con la compañía Airstar Aerospace, líder del mercado francés de globos estratosféricos y cautivos, para que sea la distribuidora de su tecnología en Europa. De este modo, la brasileña pretende expandir su presencia en el mercado global de aerostatos, estimado en la actualidad en 5 mil millones de dólares, y que llegaría a los 11 mil millones de dólares en 2021.

Laboratorios en la estratósfera
Los globos también se emplean como plataformas de estudios científicos

El transporte de la señal de internet hasta puntos remotos del planeta no es la única misión de los globos estratosféricos como los del Proyecto Loon. Desde 1982, la agencia espacial estadounidense, la Nasa, emplea dichos artefactos como plataforma de investigación científica. Anualmente se lanzan entre 10 y 15 globos con el objetivo de recolectar datos meteorológicos, realizar estudios de tempestades solares o monitorear los océanos y bosques de la Tierra.

Recientemente hizo su ingreso al mercado de globos científicos un nuevo competidor: la empresa World View Enterprises. El primer globo de esta compañía con sede en Tucson, Estados Unidos, fue lanzado al aire en 2015, levando a bordo equipos desarrollados por científicos de la Universidad del Estado de Montana (EE.UU.) para grabar un eclipse total de Sol que ocurrió en agosto de ese año. Desde entonces se han realizado alrededor de 50 vuelos.

“Estamos detectando un aumento del interés en algo que ni siquiera sabíamos que existía hace algunos años”, declaró el ejecutivo de la compañía Taber MacCallum, a la revista Science. Según dicha publicación, empresas como World View Enterprises pueden convertir a los globos en aliados de la ciencia. La ventaja de éstas reside en que sus misiones cuestan algunas centenas de miles de dólares, mientras que el costo de los lanzamientos de la Nasa ronda los millones de dólares.

Proyectos
1.
Plataformas más livianas que el aire para múltiples usos (n° 13/50489-6); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Investigador responsable Bruno Avena de Azevedo (Altave); Inversión R$ 969.119,73
2. Desarrollo industrial y comercial de aerostatos cautivos de baja altura para múltiples misiones (n° 13/50782-5); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Investigador responsable Bruno Avena de Azevedo (Altave); Inversión R$ 506.463,60