Lanzado el Tianlian 1-05 o cómo China se comunica con su estación espacial

Por Daniel Marín, el 9 julio, 2021. Categoría(s): China • Cohetes • Lanzamientos ✎ 49

China lanzó el 6 de julio de 2021 a las 15:53 UTC el satélite Tianlian 1-05 desde el centro espacial de Xichang mediante un cohete CZ-3C. Fue el tercer lanzamiento orbital de China en tres días, pero, a estas alturas, eso no es lo importante. Lo destacable es la función del Tianlian 1-05. Aunque pudiera parecer que se trata de un satélite geoestacionario más, en realidad es un elemento muy importante de cara a los planes presentes y futuros del programa tripulado chino. La importancia de la constelación Tianlian es fácil de entender si nos planteamos la siguiente pregunta: ¿cómo se comunican con la Tierra los astronautas de la Estación Espacial Internacional? Pues los astronautas del segmento estadounidense usan los satélites del sistema TDRS (Tracking and Data Relay Satellite), que están situados en órbita geoestacionaria (GEO) y permiten una cobertura continua con satélites situados en órbita baja (LEO). El sistema TDRS no solo se usa con la estación espacial: muchos satélites científicos y gubernamentales en LEO, como el telescopio espacial Hubble, también lo usan (y ahora sabemos que satélites militares también lo han empleado).

Lanzamiento del Tianlian 1-05 (Xinhua).

El principio de funcionamiento de este sistema es simple: si sitúas un mínimo de tres satélites en GEO separados 120º entre sí podrás cubrir toda la órbita baja sin puntos muertos (salvo en algunas zonas para los satélites situados en órbitas polares o con inclinaciones orbitales muy elevadas), garantizando una comunicación continua. Este sistema supuso una revolución con respecto a las estaciones de seguimiento terrestre empleadas desde la época del Mercury, que solo permiten entre cinco y diez minutos de cobertura para un satélite situado en órbita baja (la duración exacta dependerá de la geometría de cada pase, la altura de la órbita o de la capacidad de movimiento de cada antena). Esto puede ser suficiente para un satélite no tripulado, pero para una estación espacial o una nave tripulada es claramente poco satisfactorio. Pese a todo, hay que recordar que el primer satélite TDRS no estaría operativo hasta septiembre de 1988 —dos unidades anteriores fracasaron (el TDRS-B iba dentro del Challenger cuando se desintegró en enero de 1986)— y que la constelación mínima de tres unidades no se completó hasta 1991. El último satélite TDRS, el TDRS-13, fue lanzado en 2017 y actualmente hay ocho unidades en servicio pertenecientes a tres generaciones distintas.

Sistema TDRS de la NASA (NASA).

En los años 80 la Unión Soviética desarrolló su respuesta al sistema TDRS, los satélites Luch, una serie que sería continuada por Rusia. Tras abandonar parcialmente el sistema en los 90 por culpa de dificultades económicas, en 2011, 2012 y 2014, respectivamente, Rusia lanzó la última generación de esta serie, los Luch 5A, 5B y 5V, con el fin de garantizar una cobertura continua de comunicaciones con el segmento ruso de la ISS y con otros satélites. No obstante, el funcionamiento de estos satélites no ha sido perfecto y Rusia sigue prefiriendo en muchas ocasiones las estaciones terrestres para las comunicaciones con los cosmonautas, al menos hasta que despeguen los prometidos Luch 5M y Yenisey A1. La Agencia Espacial Europea también ha desarrollado un sistema parecido, el EDRS (European Data Relay Satellite), pero, además de usar satélites específicos como EE.UU. y Rusia, ha empleado cargas útiles dedicadas en satélites comerciales. La carga EDRS-A viajó a bordo del Eutelsat 9B, lanzado en 2016, mientras que la EDRS-C sí es un satélite dedicado —también se le conoce como HYLAS-3—, aunque se emplea al mismo tiempo para comunicaciones comerciales desde GEO. Europa planea otras unidades EDRS, pero, por el momento, no es una constelación completa como la TDRSS.

Tianlian 1-05 (CASC).
El Tianlian 1-05 en su cofia (CASC).

Y aquí es donde entran los satélites Tianlian chinos —tianlian (天链) significa en mandarían «enlace celeste»—, construidos por CAST (China Association for Science and Technology) usando la plataforma DFH-3. El desarrollo de la constelación Tianlian comenzó en 2003 con el objetivo de disponer de satélites geoestacionarios equivalentes a los TDRS de Estados Unidos, pero más modestos. Para China, esta constelación era una prioridad ante la escasez de estaciones terrestres situadas fuera de sus fronteras. Los satélites de la primera generación Tianlian tienen una masa de 2475 kg, incluyendo una carga útil de 306 kg. El primer Tianlian 1 fue lanzado en abril de 2008 y se usó en la misión tripulada Shenzhou 7 para complementar a las estaciones terrestres. En 2011 y 2012 se lanzaron los Tianlian 1-02 y 1-03, finalizando la constelación inicial. Estas tres unidades se colocaron inicialmente en las longitudes 77º, 177º y 17º, respectivamente (es decir, sobre China y África). Si nos fijamos, las tres primeras unidades no estaban separadas exactamente 120º, porque el interés no era garantizar una cobertura continua, sino complementar a las estaciones terrestres. No obstante, para las misiones tripuladas chinas de la década pasada a partir de la Shenzhou 9 se pudo asegurar una comunicación continua durante más del 90% de la órbita.

El CZ-3C que lanzó al Tianlian 1-05 (CASC).
Posición de los satélites Tianlian y su cobertura vistos en la pantalla del control de Tierra durante el primer paseo espacial de los astronautas de la estación espacial china. De izqda. a dcha.: Tianlian 1-03, 2-01 y 1-04 (Weibo).

En 2016 se lanzó el Tianlian 1-04, que se situaría también en 80º sobre India para ayudar al «viejo» 1-01. Pero en 2019 se lanzó el primer ejemplar de la segunda generación Tianlian, el Tianlian 2-01, basado en la plataforma DFH-4 y mucho más capaz que sus predecesores. Aunque sus especificaciones concretas son secretas, se cree que los Tianlian 2 son comparables a los TDRS. El Tianlian 2-01 se situó en la longitud 80º junto al 1-04 y el 1-01. Como resultado, el 1-04 se movió hacia el este, hasta situarse cerca del 1-02, una zona clave que les permite retransmitir los datos de muchos de los cohetes que son lanzados desde China, complementando así las labores de los buques retransmisores que todavía emplea el país asiático. El Tianlian 1-05, el último de la primera generación y el sexto satélite Tianlian, se situará sobre Sudamérica, cubriendo la única «zona muerta» que quedaba en el sistema. Su lanzamiento, pocos meses después del despegue del módulo Tianhe de la estación espacial china (CSS) no es casualidad, ya que el 1-05 permitirá garantizar, ahora sí, comunicaciones totalmente continuas con los astronautas. No olvidemos que la Estación Espacial China promete garantizar tasas de transferencia de datos de 1,2 Gbps, algo imposible sin la red Tianlian. Como resultado, China ya posee la segunda constelación civil de satélites de retransmisión de datos más importante después del sistema TDRS estadounidense, una constelación que será fundamental en las operaciones de la estación espacial china —y otros satélites chinos— a lo largo de esta década.

Disposición de las unidades de la red Tianlian (Weibo: Vony7).
Posible aspecto del Tianlian 2-01 (CASC).


49 Comentarios

  1. Daniel, ¿porque para estas constelaciones (las completas) como la TDRS y la actual china no se utilizan orbitas por encima de la geoestacionaria? permitiría una cierta redundancia y ademas no se que tan estables son pero tengo constancia de que la geoestacionaria y la geosincrona son extremadamente inestables.

    1. Lo bueno de las órbitas geosíncronas es que están más o menos «fijas» sobre el mismo punto terrestre, así que siempre tienes los satélites a la vista de tu estación terrestre de seguimiento y comunicaciones. Si los pones más lejos entiendo que se te terminarían escapando de la vista (tampoco estoy seguro pero entiendo que es así).
      Además, habrá muchos otros condicionantes. Dado que los satélites de comunicaciones están en GEO y están diseñados para esas órbitas y distancias, salirte de esa arquitectura significará no poder adaptarte a lo existente y tener que hacer todo nuevo (mucho más caro). Y, en cuestión de comunicaciones, más lejos siempre = peor.
      Por otro lado, no parece que los TDRS se comuniquen entre sí (tampoco estoy seguro pero no he encontrado info al respecto) así que mejor que los satélites estén a la vista siempre de sus respectivas estaciones terrestres.

    2. La GEO es como un poste fijo encima de un lugar del ecuador (aunque hay que corregir algunas cosas) pero el satélite está «quieto». Apuntas a con una parabólica fija como la de la tele y te olvidas.

    3. Pues tu constancia está equivocada, sólo los puntos de Lagrange son estables, el tipo de órbita no afecta tanto sino lo cerca que sobrevuele de alguna de las anomalías gravitatorias de la Tierra. Curiosamente una geoestacionaria no sobrevolaría ninguna de estas anomalías, así que sería más estable que una órbita HEO, MEO o LEO. Las geosíncronas son órbitas elípticas polares o cuasipolares, por lo que sí pueden ser diseñadas para no atravesar una de las anomalías.

    1. uno en el que la ESA sigue en los mismo ni mas allá ni mas acá, ni peor ni mejor;
      con una ISRO un poco mas fuerte;
      ROSCOSMOS, solo Powerpoints, pero nada mas allá de la orbita terrestre -excepto Exomars-;
      JAXA con su limitado presupuesto siempre maximizando/optimizando sus limitadas excelentes no tan pocas misiones;
      la China (junto con los EEUU) como una de las dos potencias espaciales grandes (las demás se pegan -asocian- a ellos en proyectos grandes). Aun así al finalizar la década la NASA seguirá adelante en exploración pues por ejemplo a la China aunque avanza a pasos raudos le hace falta cosas como la exploración espacial de espacio profundo o sea mas allá de Marte

    1. No he sido capaz de encontrar información en internet sobre ejemplos de comunicaciones entre sondas Chang’ e y los Tianlian.
      En realidad, no tiene mucho sentido… estos TDRS están pensados para comunicarse con la superficie terrestre y con satélites o naves en LEO, es decir, siempre por debajo de ellos y no a sus espaldas (por decirlo de alguna manera, aunque como la Tierra gira no es así, realmente).
      Tampoco tiene mucho sentido, pensando que estos satélites están diseñados para comunicarse con cosas situadas a 35.000 km de distancia. La señal de las comunicaciones decae con la inversa del cuadrado de la distancia, así que para un TDRSS o similar, una señal procedente de la Luna la recibiría con la centésima parte de energía que la que están diseñados para trabajar, para la misma señal emitida (vaca esférica, ponemos la Luna a 10 veces de distancia que la órbita geoestacionaria, y como es la inversa del cuadrado = 1/100). Marte que está más lejos, todavía peor.

      1. Resumen en el espacio el tamaño sí importa. Si quieres comunicarte con Marte o la Luna necesitas las grandes antenas terrestres :). ¿Alguien sabe cómo va el tema de las antenas de espacio profundo que quería construir China en Argentina?

  2. El detalle de los tres lanzamientos en tres días es brutal… estos día leía noticias y pensaba que estaban repetidas… y no, son tres lanzamientos seguidos. Y ojo no sé si hoy o mañana toca el cuarto de esta ristra.
    Menudo ritmo.

    1. Y no solo eso, si no el % de éxitos que llevan.

      Por cierto, en EEUU, al parecer muchos lanzamientos están programados y se puede «acercar» publico a verlos … no se si sucede lo mismo en China.

        1. Gracias, me entro la curiosidad ya que nunca vi fotos de gente siguiendo los despegues de cohetes Chinos, como si he visto en el caso Estadounidense.

  3. La órbita estacionaria es el lugar ideal para dar servicio de comunicaciones con el mínimo de molestias a la astronimía y de chatarra espacial. Tiene el inconveniente de tener que usar propelente a menudo para mantener la posición, que se desestabiliza por cambios gravitatorios, lo que obliga a que sus satélites tengan que transportar mucha masa de propelente para alargar su vida útil.
    Los remolcadores, que ya han empezado a funcionar, supongo que tendrán mucho porvenir en esa órbita, tanto para alargar la vida útil de los satélites viejos como para reducir la masa de los nuevos.
    Si además se pusieran en órbita depósitos de propelente para recargar los remolcadores, y estos hicieran también de chatarreros, ya sería ideal.

    En este asunto tan comercial supongo que habrá dentro de poco mucha competencia. No creo que China se quede atrás, así que veo probable que sea uno de los que más impulse una hipotética carrera de remolcadores y chatarreros. Espero no equivocarme.
    https://spacenews.com/space-tugs-as-a-service-in-orbit-service-providers-are-bracing-for-consolidation/

  4. China esta avanzando a grandes pasos en todos los aspectos, la alianza China-Rusia permitara desarrollar seguramente nuevos programas espaciales en beneficio de la humanidad

      1. Se nota que no tienes ni la mas remota idea del grado de complejidad que implica la puesta a punto del programa Nuklon y lo que significaría para la humanidad en el espacio…

        …de seguro debes ser otro de tantos fanboys embobados de StarShips!!!

  5. Que raro que china no tuviera estos satélite antes ojalá que estos satélite contribuyan a qué el programa espacial de China siga avanzando con buen ritmo 😃

      1. Ooops! Se me chispoteó 😉

        xataka.com/espacio/china-tiene-idea-para-desviar-asteroides-potencialmente-peligrosos-impactarlos-23-cohetes-900-toneladas-cada-uno

        reuters.com/lifestyle/science/chinese-researchers-propose-deflecting-armageddon-asteroids-with-rockets-2021-07-07/

        Y aquí la noticia original (en chino) del National Space Science Center of the Chinese Academy of Sciences
        http://www.nssc.cas.cn/xwdt2015/kydt2015/202106/t20210630_6122038.html

  6. La geometría de 3 satélites en 120 grados de separación también serviría para mantener una contacto continuo con la Luna y el espacio cislunar más allá de la órbita geoestacionaria.

    1. Pero eso también lo consigues, y mucho más barato, con 3 buenas antenas separadas 120° en la superficie terrestre.
      Una gran antena en África les vendría bien.
      Y apoyarse en otras agencias. Rusia también tiene buenas antenas, si piden ayuda pueden apoyarse en ellos.

  7. Muy ilustrativa entrada. Había oído algo de Tianlian pero no tan bien contado y explicado como aquí. Se ve que China quiere ir teniendo todas las estructuras y tecnologías, como nos dice siempre algún comentarista, para no solo no quedarse atrás sino avanzar hasta alcanzar a EEUU y supongo que sobrepasarla.

    Una carrera tecnológica al fin y al cabo.
    El mundo espaciotranstornado está de suerte.

    1. Eso es de hace 8 días ago…
      Lo más cachondo de todo es que, si no entendí mal, han tirado la toalla con el paracaídas supersónico y se lo han comprado a la empresa que hizo el paracaídas de Perseverance. El problema lo tienen todavía con el segundo paracaídas, el subsónico… veremos si logran resolverlo (creo que se encargaba una empresa italiana).
      Es asqueroso la cantidad de publicidad que inunda la web de space.com. Nunca entro ahí por eso.

  8. Voy con retraso, pero: ¿hay noticias de por qué el sistema Luch actual no ha cumplido con las expectativas (o las ha cumplido pero no eran garantizar una cobertura GEO-LEO de alta calidad)? Recuerdo que hace unos años durante la caminata espacial VKD rusa que se encargó del reposicionamiento de la antena Lira del Zvezdá, tuvieron problemas en colocarla en la posición prevista, si bien finalmente consiguieron posicionarla de manera alternativa pero equivalente en cuanto a funcionalidad… por lo que ¿no debería venir de ahí el problema? También recuerdo haber leído que una (o varias) Progress habían traído electrónica nueva para reemplazar los sistemas internos, ya obsoletos, por lo que eso parece también estar operativo.

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