Las HAPS (estaciones plataforma de gran altitud) ofrecen mejor cobertura de internet en zonas remotas que los satélites y las redes terrestres.
Son rentables, flexibles y más fáciles de actualizar que los satélites.
Las estaciones plataforma de gran altitud permiten realizar diversas funciones, como la respuesta a emergencias, la vigilancia medioambiental y la agricultura.
Alrededor de un tercio de la población mundial, unos 3.000 millones de personas, no tiene acceso a internet o cuenta con conexiones deficientes debido a las limitaciones de infraestructura, las desigualdades económicas y el aislamiento geográfico.
Los satélites actuales y las redes terrestres dejan zonas sin cobertura de comunicaciones en lugares donde, por razones geográficas, instalar equipos de comunicaciones terrestres tradicionales sería demasiado caro.
Las estaciones plataforma de gran altitud —equipos de telecomunicaciones situados a gran altura en globos no tripulados, dirigibles, planeadores y aviones— podrían aumentar la igualdad social y económica al cubrir las brechas de conectividad a internet que dejan las redes terrestres y satelitales. Esto podría permitir que más personas participaran plenamente en la era digital.
Uno de nosotros, Mohamed-Slim Alouini, es ingeniero eléctrico y contribuyó a un experimento que demostró que es posible ofrecer altas velocidades de transmisión de datos y cobertura 5G ubicua desde la estratosfera. La estratosfera es la segunda capa más baja de la atmósfera y se extiende entre 4 y 30 millas sobre la Tierra. Los aviones comerciales suelen volar en la parte inferior de la estratosfera. El experimento midió las señales entre las estaciones plataforma y los usuarios en tierra en tres situaciones: una persona quieta en un lugar, una persona conduciendo un automóvil y una persona manejando un barco.
Mis colegas midieron la intensidad de la señal en relación con la interferencia y los niveles de ruido de fondo. Esta es una de las medidas de la fiabilidad de la red. Los resultados mostraron que las estaciones plataforma pueden admitir aplicaciones que requieren altas velocidades de transmisión de datos, como la reproducción en streaming de vídeos con resolución 4K, y cubrir una superficie entre 15 y 20 veces mayor que la de las torres terrestres convencionales.
Los primeros intentos de Facebook y Google de desplegar comercialmente estaciones plataforma no tuvieron éxito. Pero las inversiones recientes, las mejoras tecnológicas y el interés de las empresas de aviación tradicionales y las empresas aeroespaciales emergentes especializadas podrían cambiar las perspectivas.
El objetivo es lograr conectividad global, una causa que hizo que la idea de las estaciones plataforma obtuviera reconocimiento en el informe de 2024 del Foro Económico Mundial Las 10 principales tecnologías emergentes. La iniciativa internacional del sector HAPS Alliance, que incluye a socios académicos, también trabaja para alcanzar ese objetivo.
Rápidas, rentables y flexibles
Las estaciones plataforma serían más rápidas, rentables y flexibles que los sistemas basados en satélites.
Como mantienen los equipos de comunicaciones más cerca de la Tierra que los satélites, las estaciones podrían ofrecer señales más potentes y de mayor capacidad. Esto permitiría comunicaciones en tiempo real lo bastante rápidas como para comunicarse con teléfonos inteligentes convencionales, capacidades de alta resolución para tareas de imagen y mayor sensibilidad para aplicaciones de detección. Transmiten datos mediante óptica de espacio libre, es decir, haces de luz, y sistemas de grandes conjuntos de antenas, que pueden enviar rápidamente grandes cantidades de datos.
Los satélites pueden ser vulnerables a la interceptación o las interferencias intencionadas cuando sus órbitas los llevan sobre países adversarios. En cambio, las estaciones plataforma permanecen dentro del espacio aéreo de un solo país, lo que reduce ese riesgo.
Las estaciones plataforma de gran altitud también son más fáciles de poner en servicio que los satélites, cuyos costes de lanzamiento y mantenimiento son elevados. Además, es probable que los requisitos reglamentarios y los procedimientos de cumplimiento necesarios para obtener posiciones en la estratosfera sean más sencillos que las complejas leyes internacionales que regulan las órbitas satelitales. Las estaciones plataforma también son más fáciles de actualizar, por lo que las mejoras podrían implantarse con mayor rapidez.
Las estaciones plataforma también podrían contaminar menos que las megaconstelaciones de satélites porque los satélites se queman al reentrar en la atmósfera y pueden liberar metales nocivos en ella, mientras que las estaciones plataforma pueden funcionar con fuentes de energía limpia, como la solar y el hidrógeno verde.
Los principales desafíos para hacer viables las estaciones plataforma son prolongar su permanencia en el aire hasta varios meses, aumentar la energía limpia a bordo y mejorar su fiabilidad, especialmente durante el despegue y el aterrizaje automatizados a través de las capas inferiores y turbulentas de la atmósfera.
Más allá de los satélites
Las estaciones plataforma podrían desempeñar un papel fundamental en situaciones de emergencia y crisis humanitarias al respaldar las labores de ayuda cuando las redes terrestres estén dañadas o fuera de servicio.
Las estaciones también podrían conectar dispositivos de Internet de las cosas (IoT) y sensores en lugares remotos para vigilar mejor el medioambiente y gestionar los recursos.
En la agricultura, las estaciones podrían utilizar tecnologías de imagen y detección para ayudar a los agricultores a vigilar la salud de los cultivos, las condiciones del suelo y los recursos hídricos.
Su capacidad de obtener imágenes de alta resolución también podría facilitar las actividades de navegación y cartografía, fundamentales para la cartografía, la planificación urbana y la respuesta ante desastres.
Las estaciones también podrían cumplir una doble función al transportar instrumentos para la vigilancia atmosférica, los estudios climáticos y la teledetección de las características de la superficie terrestre, la vegetación y los océanos.
De los globos a los aviones
Las estaciones plataforma podrían basarse en distintos tipos de aeronaves.
Los globos permiten operar de forma estable y durante largos periodos a gran altitud, y pueden estar anclados o volar libremente. Los dirigibles, también llamados aeróstatos o zepelines, utilizan gases más ligeros que el aire y son más grandes y maniobrables que los globos. Son especialmente adecuados para la vigilancia, las comunicaciones y la investigación.
Los planeadores y las aeronaves motorizadas pueden controlarse con mayor precisión que los globos, que son sensibles a las variaciones de la velocidad del viento. Además, las aeronaves motorizadas, entre ellas los drones y los aviones de ala fija, pueden suministrar electricidad a los equipos de comunicación, los sensores y las cámaras.
Energía de nueva generación
Las estaciones plataforma podrían utilizar diversas fuentes de energía, como células solares cada vez más ligeras y eficientes; baterías de alta densidad energética, motores de combustión interna alimentados con hidrógeno verde, pilas de combustible de hidrógeno verde, que ahora se encuentran en fase de pruebas, y, más adelante, sistemas de alimentación por rayo láser desde estaciones solares terrestres o espaciales.
La evolución de los diseños de aeronaves ligeras junto con los avances en motores y hélices de alta eficiencia permite que los aviones vuelen durante más tiempo y transporten cargas más pesadas. Estos aviones ligeros de vanguardia podrían dar lugar a estaciones plataforma capaces de maniobrar en la estratosfera durante periodos prolongados.
Mientras tanto, las mejoras en los modelos meteorológicos y atmosféricos de la estratosfera facilitan la predicción y simulación de las condiciones en las que operarían las estaciones plataforma.
Reducir la brecha digital mundial
El despliegue comercial de estaciones plataforma, al menos para situaciones de emergencia o posteriores a desastres, podría hacerse realidad antes de que termine la década. Por ejemplo, un consorcio de Japón, país con comunidades remotas en zonas montañosas e insulares, ha reservado 100 millones de dólares estadounidenses para estaciones plataforma de gran altitud alimentadas con energía solar.
Las estaciones plataforma podrían reducir la brecha digital al ampliar el acceso a servicios esenciales como la educación y la atención sanitaria, ofrecer nuevas oportunidades económicas y mejorar la respuesta ante emergencias y la vigilancia medioambiental. A medida que los avances tecnológicos sigan impulsando su evolución, las estaciones plataforma están llamadas a desempeñar un papel crucial en un futuro digital más inclusivo y resiliente.
