Son del tamaño de una caja de zapatos, de alta tecnología, y pronto decenas de miles de ellos orbitarán la tierra, los llamados nano-satélites. Pueden, por ejemplo, tomar fotos de alta resolución de nuestro planeta, o reforzar las redes de telecomunicaciones.

Sin embargo, estas acciones consumen energía y este recurso es escaso en los dispositivos compactos de alta tecnología. Los científicos informáticos de la Universidad de Saarland muestran ahora cómo el consumo de energía de los satélites puede planificarse de tal manera que siempre funcionen de forma óptima sin que sus baterías se agoten. Los resultados pueden ser transferidos a otros dominios de aplicación.

"El núcleo de nuestro trabajo actual es el llamado 'planificador'", explica Holger Hermanns, Profesor de Informática de la Universidad de Saarland. Este planificador permite planificar las numerosas actividades diferentes que los nano-satélites modernos pueden llevar a cabo, continuamente con antelación, y optimizarlas con respecto a su perfil de consumo de energía.

Cabe destacar el modelo de batería en el que se basa el método de planificación de los investigadores de Saarbrücken: "No nos basamos en el modelo lineal comúnmente utilizado, según el cual la carga de la batería se representa simplemente como un valor entre el 100 y el 0 por ciento", dice el informático Hermanns. "Nuestro planificador utiliza el modelo cinético de la batería, que también puede dar cuenta con precisión de las fluctuaciones de carga que son inherentes a cada batería". El nuevo método de funcionamiento de los satélites permite así la planificación de la actividad a largo plazo y se adapta sin problemas a flotas de satélites enteras.

Los investigadores desarrollaron su nueva herramienta de planificación de actividades mediante dos satélites GOMX-4 de la empresa danesa-luxemburguesa GOMspace. Cada vez que los satélites pasan sobre la estación terrestre en Dinamarca, envían los datos de telemetría de su uso de la batería. Basándose en estos datos, se calcula un nuevo plan de acción utilizando el novedoso programador y luego se carga en los satélites. "Al optimizar el plan cada vez que los satélites vuelan sobre la estación terrestre, siempre aseguramos la mejor utilización posible de las baterías", explica Hermanns.

El mercado de los llamados satélites LEO (órbita terrestre baja) está creciendo rápidamente: Hoy en día, alrededor de 2500 satélites en miniatura activos orbitan nuestro planeta. En los próximos 10 años ya se han anunciado lanzamientos para unos 50.000 más. Sin embargo, el novedoso enfoque de planificación para el uso de las baterías va más allá de este caso de uso y también puede transferirse a otras áreas de aplicación, como la movilidad electrónica, los aviones no tripulados o los dispositivos domésticos inteligentes.

Los investigadores han publicado sus resultados bajo el título "Managing Fleets of LEO Satellites: Non-Linear, Optimal, Efficient, Scalable, Usable, Robust" ("Gestión de flotas de satélites LEO": No lineal, óptimo, eficiente, escalable, utilizable, robusto") en una de las mayores conferencias sobre software embebido, la “International Conference on Embedded Software” ("Conferencia Internacional sobre Software Embebido"). Además del profesor Holger Hermanns, participaron Juan Fraire, Tobias Mömke y Gregory Stock de la Universidad de Saarland. En nombre de la empresa GOMspace de Luxemburgo, participaron Fakhri Babayev y Eduardo Cruz. El proyecto está financiado principalmente por el Consejo Europeo de Investigación a través de la Beca Avanzada del ERC "POWVER" y la Fundación Alemana de Investigación DFG a través del Centro de Investigación en Colaboración Transregional "CPEC - Center for Perspicuous Computing". También participa el "Programa de Investigación y Desarrollo de Áreas Clave" de la provincia de Guangdong en China.

Ya se ha concedido un proyecto de seguimiento con socios de cooperación de Europa, Argentina y China. El proyecto, que está financiado por la UE en el marco de las "Acciones Marie Skłodowska-Curie" se titula Models in Space Systems: Integration, Operation, and Networking" ("Modelos en los sistemas espaciales": Integración, funcionamiento y establecimiento de redes") y se prevé que comience en octubre de 2021.