QSS: puesto en órbita el primer satélite de comunicaciones cuántico (Larga Marcha CZ-2D)

China puso en órbita el 15 de agosto de 2016 a las 17:40 UTC el satélite científico QSS (Quantum Science Satellite), también denominado Mozi. El satélite fue lanzado por un cohete Larga Marcha CZ-2D que despegó desde el complejo LC-43 (SLS-2) del centro espacial de Jiuquan. Se trata del 51º lanzamiento de 2016 y el 12º de China (todos ellos exitosos). También ha sido el 234º lanzamiento de un cohete Larga Marcha y el 26º de un CZ-2D. La órbita inicial de QSS fue de 498 x 503 kilómetros y 97,4º de inclinación. Junto con el QSS se puso en órbita el satélite español ³Cat-2 (Cube-Cat-2) y el nanosatélite chino Lixing 1.

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Lanzamiento del QSS (Xinhua).

QSS

QSS (Quantum Science Satellite) o 量子科学实验卫星 —apodado Mozi (墨子号) en honor al filósofo chino del siglo IV a. C.— es un satélite científico de unos 600 kg de masa construido por la Academia de Ciencias de China (CAS). QSS, conocido originalmente como QUESS (Quantum Experiments at Space Scale), tiene como objetivo estudiar las aplicaciones del entrelazamiento cuántico a las comunicaciones. El proyecto cuenta con la colaboración de la Academia de Ciencias de Austria.

Satélite QSS (CAS).
Satélite QSS (CAS).

QSS experimentará la viabilidad de una red de comunicaciones cuánticas. El satélite debe distribuir fotones entrelazados cuánticamente —o sea, claves cuánticas— hacia dos estaciones terrestres situadas a una distancia superior a los mil kilómetros (una en China y otra en Austria), estudiando de esta manera las propiedades del entrelazamiento cuántico y la creación de una clave criptográfica cuántica segura. Los fotones entrelazados serán transmitidos simultáneamente mediante láser a las estaciones terrestres. Hasta la fecha se han realizado experimentos similares en tierra —por ejemplo, la ESA ha experimentado su sistema de comunicación cuántica mediante láser entre las islas de La Palma y Tenerife—, pero nunca en el espacio y a escalas de miles de kilómetros. QSS también estudiará las propiedades del entrelazamiento a grandes escalas, además de llevar a cabo experimentos de computación cuántica y ‘teletransporte’ cuántico (para esto último se ha construido en tierra una fuente de entrelazamiento cuántico de alta calidad).

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Elementos de QSS (CAS).

El entrelazamiento cuántico y su aplicación a las comunicaciones ha sido estudiado extensamente en tierra, pero algunos modelos teóricos predicen que el entrelazamiento puede estar restringido a determinadas distancias o niveles de gravedad. QSS debe estudiar si estas limitaciones son ciertas y además extenderá los experimentos de entralazamiento a unas condiciones de velocidad y distancia en las que la relatividad comienza a jugar un papel importante. QSS no es ni mucho menos un satélite de comunicaciones cuántico operativo. Precisamente, todavía queda mucho para que un sistema de este tipo entre en servicio y por eso es necesario allanar el camino con satélites experimentales como este. China planea tener lista una red de distribución de claves cuánticas con Europa en 2020 y una red de comunicaciones global en 2030. La misión primaria de QSS debe durar dos años.

³Cat-2

³Cat-2 (Cube-Cat-2) es un cubesat (de tipo 6U) catalán de 7,1 kg desarrollado en el laboratorio NanoSat Lab de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). La carga principal es el reflectómetro PYCARO (P(Y) & C/A ReflectOmeter), que está diseñado para comparar una señal directa de GPS (también Galileo, GLONASS o Beidou) con otra que se ha reflejado previamente en la Tierra. Gracias a esta novedosa técnica se pueden obtener datos de altitud del terreno de forma indirecta, entre otras aplicaciones. El satélite también lleva el sensor estelar experimental Mirabilis y el magnetómetro AMR eLISA (que debe ser usado en la futura misión eLISA de detección de ondas gravitatorias). El ³Cat-2 es, a pesar de su nombre, el primer satélite de la serie ³Cat en ser lanzado. La UPC planea lanzar tres cubesat ³Cat hasta 2020. El ³Cat-1 (de tipo 1U) será lanzado este año mediante un Falcon 9 de SpaceX.

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Cubesat español 3Cat-2 (Nanosat Lab/UPC).

Cohete Larga Marcha CZ-2D

El Larga Marcha CZ-2D (长征二号丁, Cháng Zhēng 2D) o Long March 2D (LM-2D) es un cohete de dos etapas y tiene capacidad para poner 1300 kg en una órbita heliosíncrona (SSO) de 700 km de altura o unos 3300 kg en LEO. A pesar de su nombre, el CZ-2D es básicamente una versión de dos etapas del CZ-4 desarrollado inicialmente por SAST (Shanghai Academy of Space Technology) para lanzar la familia más avanzada de los satélites espías de la serie FSW. En 2003 se introdujo una nueva versión con una segunda etapa rediseñada, que es la que está actualmente en servicio.

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Detalles del CZ-2D: 1: Cofia, 2: Carga útil, 3: Adaptador con el lanzador, 4: Parte frontal del tanque de oxidante de la segunda etapa, 5: Aviónica, 6: Sección interfase, 7: Tanque de oxidante de la segunda etapa, 8: Sección intertanque, 9: Tanque de combustible de la segunda etapa, 10: Motor vernier de la segunda etapa, 11: Motor principal de la segunda etapa, 12: Sección interfase, 13: Estructura interfase, 14: Tanque de oxidante de la primera etapa, 15: Sección intertanque, 16: Tanque de combustible de la primera etapa, 17: Sección de transición trasera, 18: Aleta estabilizadora, 19: Motor de la primera etapa.

El CZ-2D tiene una masa total al lanzamiento de 232,25 toneladas, un diámetro de 3,35 m y una longitud de 41,056 m. La primera etapa (L-180 en la versión antigua o L-182 en la nueva) tiene una masa de 192,7 toneladas (183,2 toneladas de combustible), una longitud de 27,910 m y es muy similar a la del CZ-4. Hace uso de un motor YF-21C (DaFY 6-2) de cuatro cámaras que quema tetróxido de nitrógeno y UDMH con 2961,6 kN de empuje en total (740,4 kN cada cámara al nivel del mar) y unos 256 segundos de impulso específico (Isp). El motor YF-21C está compuesto por cuatro motores YF-20C. El control de vuelo de la primera etapa se consigue mediante el giro de los motores.

Motor YF-21B (CALT).
Motor YF-21C (CALT).

La segunda etapa (L-53), basada en la del CZ-4, tiene una masa de 52,7 toneladas de combustible y una longitud de 10,9 m. Emplea un motor YF-24C con un Isp de unos 294 s, dividido en un motor principal YF-22B (DaFY 20-1) de 742,04 kN y uno vernier con cuatro cámaras YF-23 (DaFY 21-1) de 47,1 kN de empuje en total. El empuje total de la segunda etapa es de 789,14 kN. El tamaño de la cofia es de 6,983 x 3,35 metros. El CZ-2D puede usar dos tipos de cofia, una con un diámetro de 2,9 metros y otra de 3,35 metros.

Motor YF-24 (CALT).
Motor YF-24C (CALT).
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Familia Larga Marcha (SGWIC).
Características de la familia Larga Marcha (CGWIC).
Características de la familia Larga Marcha (CGWIC).

Etapas de un lanzamiento típico del CZ-2D:

  • T-120 minutos: activación del equipo de tierra.
  • T-100 min: activación del sistema de control y las APUS.
  • T-70 min: activación del sistema de telemetría.
  • T-60 min: introducción de los datos de lanzamiento actualizados.
  • T-40 min: presurización del sistema de propulsión.
  • T-30 min: retirada de los brazos de la torre de servicio.
  • T-2 min: el cohete pasa a potencia interna.
  • T-1 min: separación de los umbilicales.
  • T-30 s: activado del sistema de control de propulsión.
  • T-0 s: ignición. T+17 s: cabeceo del cohete.
  • T+155,5: apagado de la primera etapa.
  • T+156,7 s: separación de la primera etapa.
  • T+186,7 s: separación de la cofia.
  • T+323,6 s: apagado del motor principal de la segunda etapa.
  • T+728,6 s: apagado de los motores vernier de la segunda etapa.
  • T+773,6 s: separación del satélite.
Versión actual del CZ-2D (mil.news.sina.com.cn).
Versión actual del CZ-2D (mil.news.sina.com.cn).

El Centro de Lanzamiento de Jiuquan (酒泉卫星发射中心/JSLC) se encuentra situado en la provincia de Gansu, en pleno desierto de Gobi. Jiuquan es, después de Wenchang (文昌卫星发射中心/WSLC), el centro espacial más moderno del país. No obstante, Jiuquan nació en 1958 como el primer centro de pruebas de misiles balísticos de China. En 1960 China lanzó por primera vez desde Jiuquan un misil Dongfeng 1 (DF-1, una versión del misil soviético R-2) y en octubre de 1966 lanzó un misil DF-2A con una bomba atómica. A partir de 1967 China usó Jiuquan para probar misiles DF-2, DF-3 y DF-4. El 24 de abril de 1970 un cohete Larga Marcha CZ-1, basado en el misil DF-3, puso en órbita el primer satélite artificial chino, el Dongfang Hong 1. En 1999 China comenzó la construcción del cuarto complejo de lanzamiento o Área 4 en Jiuquan, que actualmente es el único que se usa para misiones espaciales.

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Centros de lanzamiento en China (Springer).
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Vista de las instalaciones del Área 4 de Jiuquan. En primer plano, la plataforma móvil con un cohete CZ-2F. Al fondo, el edificio de integración vertical.

Las instalaciones del Área 4 están divididas en dos zonas: una dedicada a la integración de vehículos en la que destaca el Edificio de Ensamblaje Vertical o VPB (Vertical Processing Building), muy similar al VAB estadounidense, pero mucho más pequeño, y otra con dos rampas de lanzamiento. El edificio de integración vertical dispone de dos zonas de montaje independientes. El cohete es trasladado a una de las dos rampas mediante un transporte móvil, una técnica que China también emplea en el centro de Wenchang. Jiuquan es el único centro espacial chino desde donde se lanzan las misiones tripuladas de las naves Shenzhou. La primera misión espacial tripulada china, la Shenzhou 5, despegó desde Jiuquan en 2003. La rampa principal, SLS-1, se usa para lanzamientos tripulados del cohete CZ-2F. La rampa SLS-2 se emplea para misiones no tripuladas de cohetes CZ-2C, CZ-2D, CZ-4B y CZ-4C. Los lanzamientos militares están bajo la jurisdicción de la Base 20 del Ejército Popular de Liberación de China.

Mapa del centro espacial (CALT).
Mapa del centro espacial (CALT).
Zona de integración de Jiuquan (CALT).
Zona de integración de Jiuquan (CALT).
Interior del edificio de ensamblaje vertical (CALT).
Interior del edificio de ensamblaje vertical (CALT).
El centro espacial de Jiuquan en Google Earth. A la derecha se aprecian las dos rampas (Google).
El Área 4 del centro espacial de Jiuquan. A la derecha se aprecian las dos rampas (Google Earth).

Lanzamiento:

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34 Comentarios

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IVIV

Hola,
Una pregunta rápida, ¿Cuales serían las ventajas de un sistema de comunicación cuántico? Supongo que velocidad y ancho de banda, pero no lo tengo claro.

Saludos y gracias.

Stewie GriffijnStewie Griffijn

No, ni velocidad ni ancho de banda, eso no tiene nada que ver. En teoría un sistema cuántico es un canal seguro, porque sabes si ha sido pinchado o no. Es decir, si alguien en el medio (entre el emisor y el receptor) ha interceptado la señal, o no lo ha hecho. Si no lo ha hecho, entonces tienes la certeza cuántica de que por ese canal no hay fugas.
En la práctica la aplicación de determinados principios ya no tiene por qué ser “tan” cuántica. Depende del diseño del sistema.
Si estos principios fuesen usados por comunicaciones ET, en el momento que detectásemos una comunicación ellos (los ET) sabrían que lo habríamos hecho, y no necesariamente podríamos siquiera descifrarla (lo sabrían cuando la señal acabe llegando a su destino).

Jimmy MurdokJimmy Murdok

Entonces por ahora lo de comunicaciones instantáneas donde un cambio de estado se reproduce a la vez en otro punto, es otro tema?
China va fuerte fuerte.

Stewie GriffinStewie Griffin

Dices la paradoja EPR. Pero eso no sirve para transmitir información. Es cierto que el entrelazamiento es instantáneo, pero transmitir información utilizándolo viola no sé cuántas leyes de la física así que no. No se puede transmitir nada a más velocidad que la luz.
El ansible de LeGuin se queda en el mundo de la fantasía.
Ahora, saber si una transmisión entre la embajada de China en Viena y Beijing no ha sido pinchada eso sí es algo factible, y ni digamos entre unidades militares. Y por supuesto, compañías suministrando este producto ni te cuento, aunque esto sólo se refiere a seguridad en el canal, no a lo que le pasa antes de la transmisión y después de la recepción. Por supuesto es aplicable a transacciones monetarias.
Mala inversión lo de los Cinco Ojos xD.

ErickErick

¿Entonces esto dejaría obsoleto las monedas virtuales como el bitcoin? A largo plazo entonces supongo este seria la forma de hacer transferencias¿?

Stewie GriffinStewie Griffin

Es que son cosas distintas. Esto sólo se refiere al canal. Si nos comunicamos en abierto, por radio, cualquiera puede detectar esa señal, no necesariamente leerla, porque suelen ir cifradas y si no rompe la encriptación no se entiende nada: es como leer una tablilla de Lineal A, la veo perfectanente con sus muñequitos, pero a diferencia del Lineal B que usa los mismos muñequitos pero ha sido descifrada, la A no tenemos la más puta idea de lo que dice. A mayores, la comunicación por radio, si es interceptada no sabemos si lo ha sido o no. Se da por hecho que lo es siempre, porque es muy fácil, y por eso se le llama canal no seguro.
Si te comunicas por un cable, para interceptar la señal hay que pinchar el cable, físicamente, y eso puede detectarse sin recurrir a criptografía cuántica. Es un canal seguro, pero no puedes poner un cable entre un satélite y el suelo o un bombardero y su base.
La criptografía cuántica permite saber si la comunicación ha sido pinchada o no, no necesariamente descifrada (eso depende de la encriptación adicional que se use en los datos transmitidos). Es muy importante, porque garantiza que una comunicación entre la sucursal del HBSC de Shanghai y el HBoS de London de Uká ha sido o no ha sido pinchada, así que si hay una fuga de información hay que buscarla en el HBSC o el HBoS.
También hace inútil el actual sistema de espionaje en internet, porque obligas entonces a intervenir los sistemas origen y destino, ya es inútil cualquier sistema man-in-the-middle.
El concepto bitcoin es independiente de todo esto.

YAGYAG

Lo van a probar también (lo del “teletransporte” cuántico). Aunque no es que haya una comunicación instantánea, como ha indicado Paco, sino entrelazamiento cuántico aplicado ingeniosamente.

AlbertoAlberto

ancho de banda si podría ser… suponiendo sondas interplanetarias… el ancho de banda no se vería afectado por la distancia… su diseño establecería el límite.
Salu2s!

TxemaryTxemary

No… seguirías teniendo la limitación de transmitir a la velocidad de la luz, no te estás saltando esa restricción y sí, es dependiente de la distancia.

AlbertoAlberto

no no.. ancho de banda no es equivalente a tiempo de transmisión.. es a cantidad de información en un lapso de tiempo dado… lo que yo digo es que la tasa se mantendría constante no importa la distancia. Me refiero a que por ej. hoy la voyager (una queda en activo si mal no recuerdo) transmite a escasos bits por segundo por falta de energía y por el tamaño de la antena.. que se queda corta debido a la colosal distancia.. o por ej. la new horizonts.. mas lejos y mas se nota que la antena queda corta..
Salu2s!

anónimoanónimo

Si alguien interfiere el proceso de comunicación cuántica altera los datos al detectarlos, los intercomunicadores lo sabrán pero no pueden usar ese sistema mientras exista un “espia”, ya que se desbarata el entrelazamiento.
Por otra parte este método de Comunicacion es direccional ya que la informacion va en partículas individuales con una magnitud fisica definida (polarización, spin,..) que se mido por el receptor.otors sistemas direccionales ” clásicos” (ej LASER) serían dificiles de interceptar ya que el interceptor tendría que estár entre emisor-receptor.Mediante un LASER solo los fotones dispersados por la atmósfera llegarian al receptor, que además tendria que estar antes o cerca del horizonte que corresponde a la altura de la atmósfera para poder recibirlos.En resumen que no hace mucha falta se momento .

AntonioAntonio

Hola, Daniel:

Tú que te mueves por algunos foros privados de astronomía, ¿puedes decirnos si hay algo de verdad en los rumores de que van a anunciar el descubrimiento de un planeta alrededor de Proxima Centauri a finales de mes?

Daniel FernandesDaniel Fernandes

Yo empecé a leerlo e inmediatamente pensé en el artículo de Daniel sobre la Dragón V2 china… Pero no, parece que es verdad.

JordiJordi

Esto del teletransporte cuántico me suena a escena de Star Trek… va de teletransportar materia o no tiene nada que ver?

carloscarlos

una pregunta con la telecomunicación cuántica podríamos operar una sonda en cualquier lugar del sistema solar en tiempo real verdad

PelauPelau

No, el componente cuántico sólo agrega seguridad al sistema. La transmisión de información útil sigue limitada a la velocidad de la luz.

Stewie GriffinStewie Griffin

No, pero una sonda hoy podría ser manipulada por una persona no autorizada. No es probable porque no es fácil y antenas de tamaño necesario no se venden en Amazon. Con este sistema sería imposible hackearla, pero siempre podrías robar el libro de claves (y en ese caso el dueño de la sonda está jodido jodido).
Con este sistema se podría incorporar a una cabeza nuclear un dispositivo para desarmarla en vuelo, en la seguridad de que “el otro bando” si no tiene las claves no hay ningún riesgo. Ahora mismo un capitán de submarino nuclear (americano, ruso, chino o británico) tiene capacidad él solo para disparar las cabezas nucleares, con este sistema se podría revocar una orden a distancia con plena seguridad.

Anon1Anon1

A ver si empiezan a ponerse en serio con lo cuántico y mandan a los procesadores de hoy en día al mismo museo histórico que los garrotes y taparrabos. ^^

PelauPelau

Falta muuucho para eso. La computación cuántica está en pañales y por ahora tiene un serio inconveniente: el estado cuántico de los qbits tiende a cambiar espontáneamente debido a la decoherencia cuántica, o sea que la integridad de la información tiene muy corta vida.

Se están haciendo grandes progresos en ese y otros sentidos, pero no esperes que a corto o mediano plazo la computación cuántica reemplace a la computación convencional, además ese ni siquiera es su objetivo.

La computación cuántica sirve para resolver problemas de índole cuántica que requieren mucho tiempo de cómputo (o son directamente imposibles de resolver) mediante computación convencional.

Quizás dentro de medio siglo la computación cuántica termine reemplazando a la convencional, pero lo más probable es que ambas coexistan (cada cual dedicada a las tareas para las que son más idóneas).

Por su parte, la computación convencional está pasando por una coyuntura parecida: estamos llegando al límite de la miniaturización posible para la actual tecnología de semiconductores de silicio, pues a escalas cada vez menores los efectos cuánticos son cada vez más notorios (por ejemplo, el efecto túnel de los electrones, que saltan de una pista del circuito a otra simplemente porque pueden hacerlo, comprometiendo con ello la integridad de la información y/o del cómputo).

Se están investigando alternativas, por ejemplo, procesadores multicapa (de varios “pisos” como un condominio, difíciles de refrigerar apropiadamente), procesadores ópticos (basados en circuitos de luz en vez de pistas conductoras de electricidad), y más:
https://es.wikipedia.org/wiki/5_nan%C3%B3metros

Anon1Anon1

Sí, sí, lo conozco. No insinuaba que ya mañana tengan que existir los procesadores cuánticos. Solamente aprovechando que ha salido la palabra, me he acordado de ello. 😉

Gadiel Jellinok Guzmán SandovalGadiel Jellinok Guzmán Sandoval

Enhorabuena, Daniel. Gracias por deleitarnos con tus artículos, como es habitual. Una pregunta: ¿En que misión futura de SpaceX será lanzado el Cat-1?
Los chinos están innovando cada vez más. Eso es bueno. La competición siempre es buena en astronáutica. Sería grandioso que la ISRO, su “rival” regional fuese un poco mas agresiva. Pero bueno…

David BDavid B

En el 5º vuelo tras JCSAT-16; es decir, el que tiene como carga principal el FORMOSAT-5 desde Vandenberg: http://space.skyrocket.de/doc_sdat/3cat-1.htm
Como curiosidad adicional, esta misión tendrá muchos pasajeros: 25 micro- y nanosats variados; más 8 Lemur y 56 (!!!) Flock 2c, de acuerdo con el enlace anterior. Es decir, 90 satélites en un lanzamiento, lo que sobrepasará con mucho el récord actual de 37 en el Dnepr de Deimos-2.

Gadiel Jellinok Guzmán SandovalGadiel Jellinok Guzmán Sandoval

Inmejorable aporte. Gracias por el dato, esperaré el lanzamiento :)

Robert HillRobert Hill

Pues sí, los chinos van como un cohete (juas juas) en esto de los temas de tecnología espacial. Pero de ahí a que eso suponga que las demás potencias espaciales se pongan las pilas….. mira como va la NASA, la ESA, los rusos, los indios, los brasileños, los de Carrascalejo….

Las únicas que están invirtiendo mucho y bien en mejorar tecnologías (aparte de los chinos, claro) son las privadas.

YAGYAG

Te equivocas. Las privadas invierten el dinero que a su vez invierte la NASA. Si hay “agujeros” o no, esa es otra cuestión.

RoldanRoldan

Un canal de comunicaciones cuántico basado en EPR puede ser usado para recibir información, del entorno de la partículas enlazadas sin controlar, como una sonda ??

OscarOscar

El gran avance de las comunicaciones cuanticas es su seguridad. Un entralazamiento cuantico permite enviar informacion de manera instantanea entre dos puntos, pero esta no es util, a menos de que se confirme o complemente el mensaje atraves de un medio convencional, digamos ondas de radio por ejemplo, el cual si esta limitado a la velocidad de la luz.

De modo que en este tipo de comunicaciones los mensajes se enviarian codificados en dos canales, uno cuantico y otro de ondas de radio, y para acceder al contenido del mismo es necesario recibir ambos, ya que uno solo no serviria de nada. La seguridad esta en que en el canal cuantico se establece una comunicacion exclusiva entre el emisor y el receptor, y es absolutamente imposible que un tercero pueda acceder a este.

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