Hace poco una brillante alumna mía, Aina Pallarès presentó como parte de su trabajo final de carrera un simple estudio que contestaba a esta pregunta. Ella proponía el uso de dos micro-cámaras: una era la TOSHIBA TCM8240MD de 57 grados de apertura y la otra Shenzhen MC5970P de 8 grados de apertura. Ambos tienen una resolución aproximada de 700 puntos. Estas cámaras son realmente pequeñas y pesan pocos gramos como vemos en la foto, de hecho lo que más pesa es la óptica.

 

Dos micro-cámaras para los femto-satélites

Micro-cámaras TCM8230MD y MC5970P


Con la primera podemos fotografiar un área de 240x173 kilómetros mientras que con la segunda podemos fotografiar un área de 35x25 kilómetros, tal y como vemos en la simulación del Moon2.0 de las siguientes fotos. Dependiendo de la aplicación a la que queramos dedicar ese femto-satélite, podemos elegir cubrir mucha superficie para abarcar un desastre climático como un huracán o un volcán o bien cubrir un área menor, como puede ser un incendio o una inundación.

Pero para contestar a la pregunta que nos ocupa hoy, tendríamos que saber a qué tamaño corresponde en el suelo cada punto o píxel de la imagen. Aina aplica el Teorema de Pitágoras para determinarlo. Ella dice que el cateto mayor es la distancia del satélite al suelo (250 km) y conociendo el ángulo de apertura (57 grados) si tomamos la mitad del ángulo (Unos 29 grados) el cateto opuesto es el tamaño de la mitad del área que enfoca la cámara. Luego por una simple regla de tres, si a 120 km corresponden 350 puntos, vemos que cada punto corresponde a unos 340 metros; seguro que una persona se confunde con el resto de la imagen. Y si realizamos los cálculos con la otra cámara donde unos 18 km corresponden a 350 puntos esto son 50 metros por punto por lo que seguro que la cara de una persona se confunde con el resto de la imagen.

 

Diferentes ángulos de apertura barren diferentes áreas

Foto a 57º y 8º de ángulo de apertura (FOV)


Parece que de momento, con las mejores herramientas que un femto-satélite puede darnos no podremos espiar a nadie y eso es bueno porque los femto-satélites están pensados para ayudar con grandes catástrofes y no para ser usados para fines no lícitos.

Pero ¿será esto así siempre? No hace mucho, la división de micro-cámaras de la compañía japonesa SHARP sacó a la venta la micro-cámara RJ63SC100 de 12 Mpix (Doce millones de puntos) con una resolución de unos 4000x3000 puntos, capaz de hacer 19 fotos por segundo. Además esta micro-cámara tiene auto-focus y estabilización de imagen. El ángulo de apertura es de 61 grados por lo que repitiendo los cálculos de Aina, esta micro-cámara puede barrer un área de unos 254x190 kilómetros. Pero lo más sorprendente es que con esa apertura tan grande, el tamaño de cada punto correspondería en el suelo a unos 64 metros. Si a esta cámara le pusiéramos la lente de 8 grados de apertura de antes, cada punto o píxel correspondería a unos 9 metros. Con eso ya podemos diferenciar un barco o un camión del fondo pero de momento parece que aún no se puede ver a una persona sola.

 

Micro-cámara RJ63SC100 de 12 Mpix de SHARP Corp.

Micro-cámara SHARP. Fuente: SHARP Corp.

http://sharp-world.com/corporate/img/news/111201.jpg

 

Resumen de especificaciones

  • TCM8230MD 57º, 700x500pix (Área de 240x173 km) un punto equivale a 340 metros
  • MC5970P 8º, 720x480pix (Área de 35x25 km) un punto equivale a 50 metros
  • RJ63SC100 61º, 4000x3000pix (Área de 254x190) un punto equivale a 64 metros


Pero hay otro factor importante a tener en cuenta y es que no basta para espiar a una persona. No es suficiente con que en la imagen se pueda diferenciar una persona del resto de la imagen, además hay que poder apuntar a la posición geográfica de esa persona a medida que se mueve. Porque ver una persona sobre un fondo de forma involuntaria a eso se le llama observación terrestre. Por ejemplo, ver un grupo de refugiados que emigran por causa de una guerra o inmigrantes que quieren cruzar una frontera.

 

¿Puede un femto-satélite apuntar a un objeto de pocos metros?


Para lograr eso, no solo hace falta que un femto-satélite tenga precisión para apuntar; que con unos electro-imanes y pequeños volantes de inercia se podría, además hay que saber si estamos apuntando o no en la dirección correcta. A eso se le llama determinación de la actitud del satélite y no es una cosa trivial. De momento, los femto-satélites conocen su orientación a partir de una micro-plataforma inercial que, junto con unos sensores de luz para saber dónde está el sol, determinan su actitud con un grado de error. Dejando de lado el hecho de que un femto-satélite pudiera apuntar a una persona, mucho más interesante sería que pudiera apuntar a una estrella y observar fenómenos astronómicos desde fuera de la atmósfera emulando a pequeña escala el telescopio Hubble. Pero si nos fijamos por un momento, aplicando los cálculos de Aina una vez más, un grado de error a una distancia de 250 kilómetros corresponde a equivocarse unos 4 kilómetros sobre la superficie terrestre.

 

WikiSat v4.2 con la cámara instalada

 

[Foto del WikiSat v4.2 con la cámara instalada]

 

Y a menos que las tecnologías de sensores ópticos evolucionen mucho más y que la capacidad de determinar la actitud del satélite esté a su altura, los femto-satélites seguirán siendo usados para fines pacíficos.

 

Joshua Tristancho Martínez
Joshua Tristancho Martínez

Profesor de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC). Responsable del programa de espacio para femto-satélites y mini-lanzaderas en Team FREDNET y WikiSat.  Ingeniero Técnico Aeronáutico, esp. Aeronavegación, y Master in Aerospace Science and Technology por la UPC.

Sobre este blog

El creciente desarrollo que la tecnología experimenta en el sector aeroespacial hace que cada vez sea más barato el acceso al espacio. El uso de femto-satélites (menos de 100 gramos) con plena capacidad de comunicación y control, nos permitirá usar micro-lanzaderas (menos de 100 kg) de bajo coste para ponerlos en órbitas LEO (Low Earth Orbit).

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