Los datos utilizables son una de las herramientas más valiosas que pueden tener los científicos. Cuantas más fuentes de datos tengan, mejor podrán hacer afirmaciones sobre su tema de investigación. Durante mucho tiempo, los investigadores en el campo de la navegación y la geodesia por satélite lamentaron que, aunque megaconstelaciones con miles de satélites orbitaran la Tierra con fines de comunicación, no pudieran usar sus señales para el posicionamiento o la observación de la Tierra.
por Falko Schoklitsch, Universidad Tecnológica de Graz
En el proyecto FFG Estimation, el Instituto de Geodesia de la Universidad Tecnológica de Graz (TU Graz) ha investigado cómo utilizar estos datos de señales y aprovechar así una gran reserva de fuentes de datos adicionales junto con satélites de navegación y satélites de investigación especiales, que ayudarán a observar los cambios en la Tierra con mayor precisión.
La observación de la Tierra mediante satélites se basa en el principio de que los cambios en el nivel del mar o en el nivel de las aguas subterráneas, por ejemplo, influyen en el campo gravitatorio de la Tierra y, por tanto, en la trayectoria de los satélites. Los científicos utilizan esto para utilizar las posiciones y órbitas de los satélites como fuente de datos para sus investigaciones.
«La creciente disponibilidad de Internet por satélite significa, en particular, que tenemos a nuestra disposición una enorme cantidad de señales de comunicación que superan significativamente a las de los satélites de navegación en términos de número e intensidad de señal «, afirma Philipp Berglez, del Instituto de Geodesia.
«Si ahora podemos utilizar estas señales para nuestras mediciones, no solo tendremos una mejor disponibilidad de la señal, sino también una resolución temporal mucho mejor gracias al gran número de satélites. Esto también nos permitirá observar cambios a corto plazo. Esto significa que, además de determinar la posición y los cambios en el campo gravitatorio de la Tierra que son relevantes para la investigación climática, también se pueden rastrear en tiempo real fenómenos meteorológicos como fuertes lluvias o cambios en el nivel del mar».
Uno de los retos para la realización del proyecto fue que los operadores de satélites, entre ellos Starlink, OneWeb y el proyecto Amazon Kuiper, no revelan ninguna información sobre la estructura de sus señales, que cambian constantemente. Además, no existen datos precisos sobre la órbita o las distancias de los satélites, lo que representa una fuente potencial de error en los cálculos.
Sin embargo, al analizar la señal de Starlink, los investigadores encontraron una manera de permitir las aplicaciones deseadas. Detectaron sonidos dentro de la señal que eran constantemente audibles. Luego utilizaron el efecto Doppler e investigaron el cambio de frecuencia de estos tonos constantes a medida que los satélites se acercaban y se alejaban del receptor. Esto permitió determinar la posición con una precisión de 54 metros.
Aunque esto todavía no es satisfactorio para aplicaciones geodésicas, para las investigaciones realizadas hasta ahora solo se utilizó una antena satelital fija disponible comercialmente para probar y verificar el principio básico del método de medición.
Más información sobre cómo está cambiando nuestro mundo
El objetivo es mejorar la precisión hasta unos pocos metros. Para ello se instalarán antenas que puedan seguir a los satélites o recibir señales desde distintas direcciones. Además, se realizarán mediciones en varios puntos para aumentar la precisión y reducir la influencia de los errores.
Con más datos de medición, los investigadores pueden calcular datos orbitales más precisos, lo que a su vez permite determinar posiciones y calcular el campo gravitatorio de la Tierra con mayor precisión. El grupo de trabajo de navegación también quiere desarrollar nuevos métodos de procesamiento de señales que filtren datos de medición más precisos de señales que hasta ahora han sido bastante inusuales para aplicaciones geodésicas.
«Al poder utilizar las señales de comunicación para la geodesia, hemos descubierto un enorme potencial para la investigación y medición aún más detallada de nuestra Tierra», afirma Berglez.
«Ahora se trata de mejorar la precisión. Si lo logramos, podremos entender con mayor precisión los cambios que se están produciendo en nuestro mundo. Para mayor seguridad, quiero dejar claro lo siguiente: analizamos las señales de comunicación, pero no podemos ni queremos conocer su contenido. En realidad, sólo las utilizamos para posicionarnos y observar órbitas con el fin de determinar el campo gravitatorio de la Tierra».
