Moonlight: una red de comunicaciones europea para la Luna

Por Daniel Marín, el 3 diciembre, 2022. Categoría(s): Astronáutica • ESA • Luna ✎ 77

El pasado 21 de noviembre de 2022 la nave Orión de la misión Artemisa I realizó un encendido de su motor principal mientras sobrevolaba la cara oculta de la Luna. Desgraciadamente, no pudimos tener confirmación del éxito del encendido hasta que la nave no volvió a estar en contacto directo con la Tierra tras pasar por la cara oculta. ¿La razón? Que la NASA ni la ESA disponen de un satélite capaz de retransmitir los datos de una nave que esté al otro lado de la Luna. Lo que ha sido un pequeño problema para la misión Artemisa I se convertirá en un serio inconveniente de cara a la pléyade de misiones que ambas agencias espaciales planean lanzar a nuestro satélite en los próximos años, sobre todo, y por motivos obvios, para aquellas que vayan a explorar la superficie de la cara oculta de la Luna.

El espacio cislunar va a estar muy concurrido en los próximos años (ESA).

China sí dispone del satélite Queqiao, situado en el punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Luna, para retransmitir los datos de la sonda Chang’e 4 y el rover Yutu 2. Además, en los próximos años planea lanzar el Queqiao 2 para la nueva generación de sondas Chang’e ILRS. Siguiendo los pasos del país asiático, NASA y ESA tienen sus propios planes para crear una red de satélites retransmisores para evitar estos puntos negros de comunicaciones lunares, que no se limitan a la cara oculta, sino que incluyen las regiones polares de la cara visible, donde la Tierra se pone bajo el horizonte local temporalmente por culpa de las libraciones. En este sentido, el plan más ambicioso para garantizar las comunicaciones lunares es la iniciativa Moonlight de la ESA, que no planea lanzar un único satélite, sino una miniconstelación de naves espaciales dedicadas a la transmisión de datos y datos de navegación.

Emblema de la iniciativa Moonlight de la ESA (ESA).

Además de datos, Moonlight debe servir como constelación de posicionamiento para las sondas lunares, por lo que se ha denominado constelación LCNS (Lunar Communications and Navigation Services). Para los servicios de navegación, Moonlight usaría los satélites de posicionamiento Galileo europeos y, quizá, GPS. Aunque situados alrededor de la Tierra, las señales de estos satélites pueden ser usadas como complemento para dar información de navegación (posición, velocidad y trayectoria). La ventaja de Moonlight es que una constelación lunar de satélites de comunicaciones y navegación de este tipo permitiría aligerar y abaratar las próximas sondas espaciales destinadas a la Luna, ya que no tendrían que llevar sistemas de comunicaciones en banda ancha (las antenas de alta ganancia pueden ser muy pesadas y sus requisitos energéticos son elevados).

Sonda Parhfinder a la Luna (SSTL).
Pathfinder demostrará la posibilidad de ofrecer servicios de navegación en la Luna (ESA).
Servicios y órbita de Pathfinder (SSTL).
Detalle de la órbita ELFO de Pathfinder (ESA).

Como primer elemento, ESA planea lanzar en 2024 el satélite lunar Pathfinder. Pathfinder permitirá experimentar con las señales de satélites de posicionamiento terrestres para ofrecer servicios de navegación a otras naves. Tendrá una masa de 330 kg y estará situado en una órbita elíptica de tipo ELFO (Elliptical Lunar Frozen Orbit). Esta órbita es interesante porque se trata de una órbita elíptica relativamente normal, de 500 x 7000 kilómetros y una inclinación de 57,8º, muy diferente de otras órbitas más «exóticas» como la NRHO de la futura estación Gateway o las órbitas de halo en los puntos de Lagrange. Y, sin embargo, garantiza una cobertura en toda la superficie lunar, aunque con el énfasis puesto en el hemisferio austral de la cara oculta y las regiones del polo sur, destino de la mayoría de futuras misiones de los próximos años. Pathfinder garantizará 6 horas de comunicaciones con el polo sur por órbita. Gracias a su excentricidad, Pathfinder podrá recibir las señales de los satélites Galileo y mantener comunicaciones directas con la Tierra mientras ofrece servicios de comunicaciones y navegación a la cara oculta y al polo sur. Su vida útil será de unos 8 años y medio y permitirá ofrecer una precisión en la posición del orden de los 60 metros. Parhfinder estará construida por SSTL Lunar, una rama de la empresa SSTL (Surrey Satellite Technology Ltd.) enfocada a ofrecer servicios lunares.

Moonlight será una red de cuatro o cinco satélites para garantizar las comunicaciones con toda la superficie lunar (ESA).

A partir de Parhfinder, ESA lanzará más satélites hasta disponer de la red Moonlight, que podría estar formada por entre cuatro y cinco naves. La idea es ofrecer un servicio inicial de comunicaciones y navegación en la Luna para 2027. Además de las misiones Artemisa, la ESA usará Moonlight para sus propias misiones a la Luna, que podrían incluir la sonda Heracles, la nave de carga Moon Cruiser o el aterrizador pesado EL3 para las misiones al polo sur. Está claro que la Luna promete ser un lugar tan concurrido que va a demandar sus propias constelaciones de comunicaciones y navegación. Y eso son buebas noticias.

Sonda europea Heracles (ESA).

Referencias:

  • https://www.esa.int/Applications/Telecommunications_Integrated_Applications/Lunar_satellites


77 Comentarios

  1. Siempre hago una red de satélites en los cuerpos celestes que visito en Kerbal… 3 en síncrono o semisíncrono, si no se puede el primero, y dos Molniyas opuestos.

    1. Totalmente de acuerdo Eudoxo, UK ha jugado muy bien sus cartas en las contribuciones de la ESA y ahora mismo en está última cumbre ha sido para mí la gran ganadora…

  2. Me pregunto si el Lunar Pathfinder podría estar a tiempo para dar soporte de pruebas a la Orión de Artemisa 2.
    Por lo demás no tengo claro que esto salga adelante o al menos no para 2027. Todo el programa Artemis y CLPS va con retraso, lo cual hace que los compromisos europeos también se retrasen, así que no preveo tanta necesidad durante esta década. Luego, ya veremos.
    Por otro lado los chinos no piensan usar esto asi que liderarán su propia constelación lunar. Y las empresas americanas también tienen proyectos similares y querrán que las necesidades de la NASA se cubran con constelaciones americanas y no con una europea (salvo que se tratara de un pago en especie de Europa a la NASA por asientos en la Orión o cualquier otro intercambio de interés mutuo).

    Hay más constelaciones lunares previstas que mercado real.

  3. En la Luna Internet debe ir lentísimo. Cada petición que la tablet, el portátil o el móvil le haga al servidor conlleva un retraso mínimo de 2 segundos. Si alguna vez construyen carreteras en la Luna que pongan el servidor de mapas allí mismo para no provocar más accidentes. De todas formas si alguna vez ha habido un dispositivo lento esa es la sonda New Horizons. Tardó horas en sobrevolar y fotografiar Plutón y 7 meses para enviarnos las fotos por «guayfay».

    1. bueno no tiene porque ser asi exactamente asi. la red de satelites deberian funcionar como proxy es decir todo lo que se pide a la red se quedaria una copia en los proxy servidores stelites por lo que siguientes peticiones irian al proxy no a la red.

      y si son comunicaciones tipo video con mantener un flujo constante de datos podrias ver algo en «directo un segundo o dos mas tarde» para una comicacion bidirecional en tiempo real si es un «problema». pero si envias informacion y esperas 30 segundos y recibes todas las respuestas o similar puede funcionar.

      asi que puede hacer soolo cuestion de usar o diseñar buenos protocolos

      de hecho la comunicacion con la red de espacio profundo usa protocoloes pesciales de alta latencia y funcina divinamente para comunicarse con las voyager por ejemplo.

      1. Lo digo porque la luna está a 1 segundo luz de distancia. Incluso la orbita geostacionaria fue descartada para un internet ultra rápido. La costelacion de Elon Musk ocupa una órbita baja.

        1. si, si te he entendido perfectamente.

          por eso digo que hay mecanismos para prevenir eso como sistenas proxy y almacenamiento local en los satelites.

          y bueno depende que queires permitir en la intenet lunar.

          si son cosas cientificas siempre puede haber un flujo constante desde la tierra y tener actualizado los servidores localess de la luna con lo que el acceso sera «instantaneo»

          ver y descargar peliculas tambien seria «instantaneo», enviar video tambien seria «instantataneo»

          lo complicado es la comunicacion bidirecionarl en tiempo real, pero como he dicho si tu haces turnos de 30 segurnos por ejemplo y mandas toda la informacion y la recibes de golpe y vuelves a repetir pues es mas o menos funcional.

          pero lo importante es que tecnologia y protocolos hay mas que de sobra, la limitacion siempre va a ser la comuicacion en tiempo real bidireccional

      2. En nuestro amado planeta azul, los servidores de información no son únicos, tienen servidores espejo en diversos lugares, usualmente en diferentes continentes/países, así que una estrategia similar en la luna sería poner servidores espejo en el Luna misma.

    2. Culpa de la física, a más distancia más lentitud en los datos (con la misma potencia de emisión)….entonces de los Voyager no querrás saber nada.
      Parte de lo aprendido en sacar una señal menos intensa que el ruido de fondo (que tiene narices) se usa en la telefonía móvil para disminuir al potencia de emisión de nuestros teléfonos y que dure mas la batería.

  4. Me da rabia. Podemos seguir compartiendo la ISS con Rusia, pero no tenemos el coraje de pedir a China el poder usar su red de satélites para facilitar una misión científica. Qué tienen medio? de que les hackeen las comunicaciones?

    1. Una constelación de satélites para mejorar las comunicaciones entre Luna, Marte y la Tierra, es algo deseable que se debería desarrollar cuanto antes. Creo que la tecnología ya se dispone para poder desplegar estas constelaciones a un bajo precio. Y lo que se puede ganar es mucho, ya que estamos constantemente renunciando a información y tiempos de puesta en marcha muy largos. Y quizás también hay que hacer más complejas (o que consuman más energía) las sondas para una comunicación directa con la tierra.

      1. Bajo precio en comunicaciones Tierra – Luna (decenas de millones $$$) es posible. Para Marte, depende. No es lo mismo comunicar sondas de superficie con una constelación en órbita (~starlink) que luego enviar eso desde Marte a la Tierra (>100 millones)

    2. Poca broma…

      Jun 2019 – NASA hacked! Intruders exfiltrated roughly 500 MB of data related to Mars missions
      securityaffairs.co/wordpress/87466/hacking/nasa-jpl-hacked.html

      Feb 2020 – The war against space hackers
      techcrunch.com/2020/02/09/the-war-against-space-hackers-how-the-jpl-works-to-secure-its-missions-from-nation-state-adversaries

      Feb 2022 – Security threats against space missions
      public.ccsds.org/Pubs/350x1g3.pdf

      Abr 2022 – An old satellite was hacked to broadcast signals across North America
      freethink.com/space/decommissioned-satellite-hacking

      Nov 2022 – Network flaw could lead to NASA crew pod loss
      theregister.com/2022/11/15/pcspoof_tte_flaw

      1. Se me ocurren un par de gamberradas, como mandar al Perseverance tirarse por un precipicio en Marte, o cambiar los valores de los sensores de las sondas. Tipo, añadir espectros moleculares que son inequívocos de la existencia de seres vivos. O … no sé … hay que estar muy, muy aburridos.

    3. Si, que copien todo lo que pase por la antena y que intenten entrar al soft y escudriñar datos de ingeniería, prestaciones, etc… básicamente si, por ladrones de información los tienen vetados de muchas tecnologías hasta los Rusos…

        1. Creo que la información científica, en principio es para la divulgación. No creo que debiera estar encriptado, si total, al final se tiene que compartir. Porque se comparte la información científica? No? TESS, GAIA, James Webb … Se comparten los datos obtenidos finalmente, ¿No?

          1. Tiene que estar encriptado porque lo exige la ITU. Además en las transmisiones no solo van datos científicos, también están las señales de control y mando. Aunque hay métodos para por fuerza bruta saber que se transmite. Pero la señal de Tierra-Luna hay unas pérdidas de más de 200 dB, vamos una bestialidad, y claro hay que tener los medios ( aunque creo que a China no le faltan)

          2. Aficionados se descargaron una imagen emitida de la Chang’e-4, mientras estaba en la órbita terrestre, si no recuerdo mal.

          3. ESTÁ encriptado, en Madrid/otras estaciones DSCC lo que reciben no saben lo que es, más allá de estar clasificado como telemetría o datos científicos.

            La encriptación es para que los que diseñaron el experimento lo estudien y saquen el paper correspondiente, pasado un tiempo ponen los datos a disposición de todos.

  5. Eso ! ESA domesticando el espacio cislunar! ¿Podremos cobrar por nuestros servicios de comunicación a terceros o será todo desconfianza entre redes y misiones?

    Me parece de momento una buena noticia que nos pongamos en marcha.

    1. De momento el cliente ancla para el Lunar Pathfinder es la propia ESA. Mismo perro con distinto collar. Aún así, de la otra forma no avanzaría ¿qué sabrán los de la ESA de emitir un anuncio de bebida energética desde la Luna, por ejemplo? Sí, es una chorrada, pero todo suma.

      1. Si, pero al final de este artículo de la BBC se dice:

        «Lunar Pathfinder is a ‘pathfinder’ – it will prove the technology but also test the viability of a commercial market for telecoms services at the Moon. When the future constellation is launched, Pathfinder will become a node within that network,» explained Nelly Offord Harlé, the business manager for exploration at SSTL.

        Al parecer el impulsor es la UKSA (me costó pillarlo)

        Abierto al mercado

          1. Qué esfuerzo de los burócratas europeos!!

            Jod….. eso se lo gasta Amancio Ortega en pipas en una semana…. o Pedro Bello y su gobierno superheterodino en un año en el Falcon.

  6. Otra vez un poco tarde china ya tiene su satélite en obita de halo ojalá que salga adelante pero creo que la esa tendría que tener sus propios planes lunares independientes de la NASA con lo que representa la economía europea sería mucho pedir?🤔

    1. Lo más sensato es que colaboraran entre todos. Me decepciona que la Queqiao no cubriera la la Artemisa I para evitar un corte de comunicaciones (ignoro si fue por motivos técnicos, o más probablemente, políticos). Está bien que la ESA tenga sus satélites de comunicaciones en órbita lunar y está bien la competencia sana, pero ojalá se ayudaran unos a otros.

      Para la economía europea no sería mucho pedir tener un programa lunar tripulado. El problema es que la ESA es una agencia intergubernamental, es decir: no depende de la Unión Europea sino de los estados que integran la ESA. Así pues, al no haber un poder político que «saque pecho» de los triunfos de la ESA, no hay voluntad de invertir en cosas que no sean especialmente útiles.

      Saludos.

      1. La NASA tiene estrictamente prohibido colaborar con China por órdenes del Congreso. De todas formas, EE.UU. jamás aceptaría que China se pudiese la medalla de «garantizar las comunicaciones con Artemisa I en la cara oculta porque la NASA no tiene ningún satélite de este tipo». Solo en el caso de una misión tripulada y una situación de vida o muerte aceptarían una «humillación» semejante.

          1. Película que, por cierto, ya no puedo ver agusto por fijarme en las «lucecitas dentro del casco que deslumbran y no sirven para nada», por los trajes espaciales rojos de motero sin presurizar y la tormenta con una fuerza de empuje exagerada que comentó cierto bloguero espacial…

          2. Y ese vídeo se queda corto, porque el mantra de «ir a por él» no siempre es para rescatarlo 😉 Por ejemplo, a saber la billonada que le habrá costado a la CIA sus múltiples intentos de «retirar» a Jason Bourne 🙂

  7. Una posible solución al problema de las comunicaciones lunares podría venir del nuevo servicio satelital de SpX: Starshield.

    – Observación terrestre. Starshield lanza satélites con cargas sensitivas y entrega datos procesados ​​directamente al usuario.
    – Comunicaciones seguras, con la posibilidad de integrar enlaces por láser.
    – Hosted payloads: Starshield dispone de un bus satelital que permite integrar cargas útiles de terceros (en nuestro caso, un sistema de comunicaciones alrededor de la Luna).

    https://www.spacex.com/starshield/index.html

    Con su experiencia y volumen de producción en satélites de comunicaciones y cohetes, SpX podría lanzar una docena de satélites Starshield con los payloads necesarios para suministrar comunicaciones lunares, ya sea en la cara oculta o en el polo sur.

    1. Pues… ánimo, ¿quién se lo impide?
      De hecho, hay propuestas de constelaciones lunares como champiñones… se les ha ido un poco la olla, creo. Una más, daría igual ya. Bueno, ya sabemos que luego la mitad mueren antes de nacer. Por ahí, por ejemplo, Masten ya se ha caído.
      El lado silencioso de la Luna nos va a durar ná y menos 🤣

      1. Bueno, mejor ahora que 5 minutos después de empezar a construir el Penzias & Wilson Radio-Observatory (A.K.A. Monte Despalomado, A.K.A. Nos Vengaremos, Vera C. Rubin, Descuida) en el lado «silencioso» de la Luna.

        De hecho, ahora mismo ya han de estar diseñando la constelación que se aparcará en una órbita heliocéntrica entre 50 y 65 millones de kilómetros detrás de la Tierra. ¿Que para qué? Pues para joder a LISA, ¿para qué más va a ser?

    1. Bueno, yo iba a decir algo como… ¿dónde habré visto antes un isotipo + logotipo similar?… pero entonces recordé dos arcanos proverbios grabados a fuego en regolito primigenio… «No hay nada nuevo bajo la luz de la luna»… y… «Aquel que esté libre de pescado, que tire la primera piraña»… así que mejor no digo nada.

  8. Quizás a finales de ésta década incluso veamos Starlinks en la Luna gracias a Starship. Lo mucho que puede cambiar el espacio cislunar en los próximos 15 años es increíble; pensar que hace 15 años sólo teníamos la ISS y parecíamos estancados con el shuttle.

    1. Para finales de esta década los de SpX ya llegarían tarde. Hay muchas empresas con proyectos de comunicaciones lunares que para entonces ya tendrán satélites en órbita lunar y una infraestructura terrestre de comunicaciones, etc. Mucha competencia.

          1. Pero estara muy presente en lo que es experto, construir satelites y lanzarlos, siendo que el resto de los operadores, salvo china, no le llega ni a los talones. Los que llegaran tarde son los demas.

  9. Un muy buen artículo que leí, para complementar el de Daniel.

    ☆ Beneficios del plan satelital:

    ~ Simplificación de los aterrizajes con riesgo casi nulo para la vida de los tripulantes, de Agencias o privados.

    ~ Teleoperación mejorada de equipos de varias clases desde la tierra, incluidos los rovers.

    ~ Reducción de peligros en general.

    ~ Aumento de empresas con actividades económicas.

    ~ Mayor inversión.

    ~ Mayor seguridad para los viajeros espaciales.

    ~ Mayor cantidad de organizaciones dispuestas a ir a la luna.

    ~ Abaratamiento de costos.

    ~ Ampliación del marco de exploración espacial más allá de la Luna.

    https://europadigital.es/ciencia/esa-construira-red-satelites-luna/

    1. La Gateway supongo que también podría dar cierto apoyo. Aunque su órbita lunar es más lejana, leo en internet que es de 3.000 x 70.000 km. Cuando esté lejos de la superficie su capacidad de apoyo disminuirá bastante (esta sonda Lunar Pathfinder nunca se aleja más de los 3.000 km.

      1. Supongo que en el primer tiempo, la Gateway va a ser el «Minimercado» de la zona, apto para todo uso, hasta para venderle estampitas a los «turistas» de paso…
        O por qué no, el Álbum del mundial de fútbol con la foto de Messi 😊.

    2. ¿Alguna vez le pasó esto? (vídeo de la ineptitud humana encarnada haciendo lo más estúpido imaginable) ¿Se le cierran los ojos por la noche? ¿Fatiga y transpiración tras correr 10 km? ¿Falta de apetito después de comer?

      ¡Le presentamos LA SOLUCIÓN ! ! !

      https://youtu.be/viejY6UZ5Bk

    1. pues si se lo han denegado y es la red mas estable y con mas futuro imagina la demas redes el mazazo que supone. pero en tu comentario te falta un pequeño detalle, eso es la FCC de los eeuu no la UIT si a ti te autoriza otra administracion de otro pais lo que diga la FCC es papel mojado. lo mismo los satelites autorizados por otras administraciones han de desactivarse cuando pasen por los EEUU o cosas similars pero la FCC no tiene la voz absoluta de lo que se puede enviar al espacio ni de las frecuenas a usar.

      ademas de una series de penalizaciones y requisitos adicionales que le han pedido pero eso es un arma de doble filo porque para las demas va a ser aun mayor penalizacion.

      en esto tengo sentimientos encontrados por una parte veo los beneficios de la redes de satelites, pero tambien las «molestias» al cielo nocturno, aunque eso puede ser el acicate para la instalacion de mas y mejores telescopios espaciales.

      un dia hice cuentas con todos los satelites actuales en la tierra y si estubiesen todos en el mismo plano de LEO y equidistantes me salia un satelites por cada 10.000 km cuadrados de la tierra. vamos que no llegaban ni a ocupar toda la superficies de españa, con esa separacion de 10.000km2

      lo mismo mis cuentas estaban mal, es posible, pero resulta que el espacio es increiblemente grandes y a mas altura aun mucho mas grande.

    1. Significa un aparato (sonda, rover, satélite, etc.) más caro (más grande, pesado, y complejo) por tener que cargar y alimentar (paneles solares y baterías más grandes) un tipo de antena más masiva y que consume más energía…

      «La ventaja de Moonlight es que una constelación lunar de satélites de comunicaciones y navegación de este tipo permitiría aligerar y abaratar las próximas sondas espaciales destinadas a la Luna, ya que no tendrían que llevar sistemas de comunicaciones en banda ancha (las antenas de alta ganancia pueden ser muy pesadas y sus requisitos energéticos son elevados).»

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