Software ourensano en órbita en un minisatélite creado para detectar incendios

El Laboratorio de Informática Aplicada del Campus participó en el proyecto que lanzó al espacio el nanosatélite Lume-1, creado para detectar incendios forestales


Ourense /La voz

27 de diciembre de 2018, 3.07 horas de la madrugada. Cosmódromo Vostochny (Rusia). A bordo de un cohete Soyuz se lanza el Lume-1, un nanosatélite desarrollado dentro del proyecto europeo FireRS  y coordinado por la Universidade de Vigo. El Laboratorio  Informática Aplicada (LIA2, léase liados, con un toque de humor informático) del Campus de Ourense ha sido el encargado de desarrollar el software de abordo. Un equipo de cinco investigadores entre los que figura el profesor Arno Formella ha trabajado durante meses, muchas horas, en cooperación con las escuelas de Ingeniería Industrial y de Telecomunicaciones con las que forman la agrupación aeroespacial de la Universidade de Vigo para programar el sistema operativo que controlará el hardware que está en órbita, ya desde hace un año, volando con éxito a 490 kilómetros de altura. Cada hora y media, una antena terrestre recibe su señal y le manda información sobre su batería, la potencia disponible o la temperatura. Ese software planificador de tareas del Lume-1 fue diseñado por el equipo ourensano de la Escola de Enxeñería Informática y recibió recientemente uno de los Premios da Crítica 2019.

En este proyecto europeo FireRS (WildFire Remote Sensing), también han participado, además de la universidad gallega, la Universidade de Porto y el Centre Nacional de la Recherche Scientifique de Toulouse. Su objetivo es «proporcionar a las agencias de emergencia una herramienta innovadora para la detección y gestión del incendio casi en tiempo real».

Los profesores Juan Carlos González Moreno y Alma Gómez Rodríguez, junto con Fran Rodríguez y Santiago Iglesias Cofán, alumno contratado, y Arno Formella han sido los miembros del grupo de investigación que ha desarrollado este software con un sistema operativo en tiempo real del proyecto FireRS. El Lume-1 es el cuarto nanosatélite desarrollado por la Universidade de Vigo. El primer CubeSat fue el Xatcobeo, iniciado de la nada en el año 2008 y voló en 2012. El profesor Formella comenta que los tres anteriores mini satélites tenían un hardware mucho más limitado que el «más moderno y potente» del Lume-1. El equipo ourensano sabía qué componentes y qué memoria se iba a tener. El diseño del sistema de comunicaciones fue cosa del equipo de Teleco, precisa.

Tuvieron que seguir estándares de la ESA (Agencia Espacial Europea) y hacer muchas, muchas pruebas según protocolos. «Con el satélite arriba ya no se puede hacer. Una comprobación, la última, es hacer cómo si estuviera en órbita. Todas las líneas programadas tenían que estar ejecutadas por lo menos una vez, porque si no no sabes si funciona. Es como leer un libro, tienes que ver que todas las páginas están escritas», detalla Formella. Partieron de la filosofía de los anteriores proyectos, de un software más genérico adaptado a los requisitos de la nueva misión. El amacenamiento de la telemetría o la planificación de las operaciones tenía que ir especificado según los estándares, indica Santiago Iglesias.

Si el Xatcobeo tenía unas 70.000 líneas de código, el Serpens (2015), más de cien mil, este Lume-1 tiene muchísimas más líneas de codificación y de test, apunta el doctorando Santiago Iglesias. «La complejidad de cada satélite crece y había que coordinarse bastante, nuestra parte era que desde arriba siempre funcionase», confirma Formella. El desarrollo bruto del software del Lume-1 les llevó un año y medio de trabajo, y eso teniendo como base la experiencia de los nanosatélites anteriores de todo el equipo de investigación. «La clave del éxito es trabajar como un ente, todos a una y con repartición de trabajo», añade el alumno. 

En esta ocasión buscaron que fuera un sistema «lo más versátil posible», adaptable a este hardware y a otros satélites que pueden tener aplicaciones para investigación de la detección de incendios. El grupo ourensano se centró en el software de la plataforma. «Dentro de esa plataforma pueden incrustar hardware con aplicaciones concretas, en este caso la detección de incendios, con sensores o drones que mandan señales», menciona Santiago.

Ya se realizaron dos pruebas, en Salvaterra de Miño y en Oporto, para comprobar la capacidad de cámaras infrarrojas para detectar un fuego real y generar una alarma, la comunicación entre las terminales terrestres y el satélite y la distribución de la alarma a través de Internet para hacerla llegar a Toulouse, donde el equipo francés analizar la situación y generar un plan de vuelo. En Oporto se hizo una prueba con drones. Ambas fueron exitosas. En Ourense, cada quince días comprueban que todo está bien. Todo está automatizado y programado para que avise de problemas. De momento sigue estable, aseguran. Con esta evolución, dicen, «es más fácil que la carga útil funcione y se desarrolle». 

Una traba: los plazos

Para llegar a esa fecha límite del 28 de diciembre del 2018 con todo hípercomprobado, lo más complicado, afirma Santiago, han sido «los plazos». «Con otras entregas informáticas no hay problema. Pero este proyecto era como una cuenta atrás como el propio lanzamiento del cohete. Era un desafío. Hubo que llegar al equilibrio entre complejidad y tiempo: cuánto se podía testear para que lo que iba a ir fuese perfecto», detalla el investigador. «En proyectos del espacio hay que hacer mucha prevención de posibles fallos para que todo el sistema siga funcionando. Hay que prevenir, con detección, aislamiento y recuperación del error, porque no se puede hacer a posteriori», explica Arno Formella. Y eso fue lo más difícil, comprobar cada posible fallo, simulándolo pues no se podía forzar el error ya que en tierra todo funcionaba perfecto. En otros ámbitos, el coste del error informático es menor, pero en el sector aeroespacial es carísimo. «Todos los satélites que se lanzaron con nuestro software funcionaron», esgrime el profesor del grupo de investigación. Además, siempre se buscaba un «plan b implementado en vuelo». Por ejemplo, si fallase la memoria flash (de almacenamiento de datos), que el satélite pudiese  soportarlo. Pero sin dejar nada a la suerte. «Hay que hacer las cosas con una metodología y tomar decisiones en el momento adecuado. Las pruebas se hacen siempre a la par. Hubo mucho código de prueba, muchos para que se hicieran automáticamente. Es como montar una cebolla, si te da más tiempo vas evolucionando», describe el profesor. La automatización de procesos requirió mucha inversión de tiempo, corrobora Iglesias. Pero luego aportaron «una productividad enorme».

El reto de atraer más estudiantes a la investigación

La consecución de uno de los Premios da Crítica 2019 fue una «sorpresa» para el equipo del Laboratorio de Informática Aplicada del Campus de Ourense, que lleva once años investigando. «Había finalistas muy buenos, es como en los Oscar, hay entidades que nominan a candidatos. Está bien como reconocimiento», opinan los investigadores.

Formella espera que estos proyectos sean atractivos para que se sumen más alumnos de Informática a este tipo de investigaciones. «No hay exceso de estudiantes que vean esto como una salida», opina Juan Carlos González. Hace falta que otros estudiantes se animen a trabajar en proyectos complejos, como este, que les forman para su futuro. A lo largo de estos años, siete alumnos han sumado experiencias a través de estos proyectos, indica Formella. «Que venga más gente, hay más aplicaciones que no hacer solo páginas web, son temas interesantes, aunque cuestan», reclama Gomzález. «Te tiene que apasionar porque son muchas horas. Es absorbente, tienes un problema y están pensando en él», afirma el investigador. 

Con otro consorcio europeo, la agrupación aeroespacial de la Universidade de Vigo participa en otro proyecto para desarrollar un dispositivo de transferencia de potencia sin hilos para almacenar energía en cubesats. Y es que estos pequeños satélites (el Lume-1 mide 20x10x10 centímetros y pesa 2,1 kilogramos) tienen el problema de que poseen escasa potencia ya que pueden llevar pocos paneles solares -además de que puede que estén trabajando lejos del Sol- y su batería dura poco. El proyecto WIpTherm, ya concedido al profesor Fernando Aguado, busca investigar en laboratorio cómo renovar la energía del minisatélite con tecnologías disruptivas, por ejemplo probando con el diferencial de temperatura entre el radiante térmico del sol y el frío para transformarlo en energía eléctrica.

Los investigadores de la Universidad, aunque trabajan con satélites pequeños, se lo toman como si lo hicieran con uno grande, alcara Santiago. «El rigor y los procedimientos son los mismos. El grande tiene más redundancia y más procesadores. En el pequeño, la complejidad es menor pues no hay redundancia». Cree que no hay muchas universidades españolas desarrollando software para satélites. El Xatcobeo fue el primero que se hizo en España, apunta Formella. Y en Ourense siguen pidiendo proyectos de investigación, también para desarrollar en el futuro con los ingenieros aeronáuticos que se formen en el campus ourensano.

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