Un pedacito de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria volará próximamente en los satélites de la Agencia Espacial Europea (ESA), gracias a la tecnología desarrollada por los investigadores Lucana Santos Falcón y Roberto Sarmiento, del Instituto Universitario de Microelectrónica Aplicada (IUMA), que permite comprimir las imágenes hiperespectrales capturadas en el espacio, resolviendo así uno de los grandes problemas de las misiones espaciales: el envío de grandes volúmenes de datos para su estudio.
"El proyecto consiste principalmente en comprimir imágenes hiperespectrales -tomadas en longitudes de ondas que no son visibles para los humanos-, capturadas por satélites. El problema de estas imágenes es que son demasiado grandes y enviarlas a la Tierra es muy costoso y nosotros hemos diseñado un sistema que permite reducir el tamaño de las mismas desde un pequeño ordenador incorporado en el satélite, a través de algoritmo de compresión", informaron los científicos.
Este proyecto nació de la tesis doctoral de Lucana Santos, hace cinco años, financiada por la empresa española del sector espacial Thales Alenia Space España (TASE) hasta su finalización en 2014. Tras su lectura, el grupo de investigación que dirige Roberto Sarmiento de Diseño Sistemas Integrados del Instituto de Microelectrónica Aplicada de la ULPGC, presentó la idea en la Agencia Espacial Europea y ganó una de las convocatorias de I+D+i de alto nivel competitivo en Europa. Así, la ESA ha financiado el proyecto, coordinado por Sarmiento, que concluye en junio de este año.
Los investigadores de la ULPGC han dado un paso de gigante con el diseño de esta tecnología, dado que la compresión de imágenes debe realizarse en el satélite con los equipos y recursos disponibles a bordo, que son limitados en términos de capacidad de computación y potencia, en comparación con los equipos que se utilizan en el sector terreno. Es por ello que existe un creciente interés en el sector por el desarrollo de nuevas técnicas específicas para la compresión de imágenes hiperespectrales que sean sencillas y consuman pocos recursos, ya que los algoritmos y estándares actuales son normalmente demasiado complejos para ser utilizados a bordo de un satélite.
Tal es la importancia de la compresión a bordo de satélites, que el Comité Consultivo para los Sistemas de Datos Espaciales (CCSDS), formado por los representantes más relevantes de las agencias y la industria espacial, ha desarrollado tres estándares para impulsar y facilitar el uso de algoritmos para reducir el volumen de datos en las misiones espaciales. El proyecto diseñado por los investigadores de la ULPGC cumple con estos algoritmos estándar de compresión sin pérdidas del CCSDS; y además permite recuperar una copia exacta de la imagen capturada a partir de la imagen comprimida. "El diseño se realiza mediante técnicas de modelado en lenguajes de alto nivel y descripción de hardware. Esto hace que sea después posible implementarlo en diferentes tecnologías, de forma que la compresión puede acelerarse para llegar a la ejecución en tiempo real".
Además, reúne los requisitos impuestos por la ESA respecto a la tolerancia a las radiaciones, es decir, que la implementación del algoritmo sea robusta y tolerante a posibles errores que se pueden dar en los dispositivos electrónicos en el espacio debido al impacto de la radiación". Así, el circuito de compresión diseñado es compatible con la tecnología que se utiliza actualmente en el espacio, y formará parte de un catálogo que la ESA pondrá a disposición de la industria espacial europea, de modo que la compresión de imágenes hiperespectrales se incluya en las futuras misiones espaciales.
Para validar el correcto funcionamiento de los circuitos de compresión, se ha realizado además un demostrador en un equipo de laboratorio, en el que se ha confirmado la viabilidad del proyecto. "Ya lo hemos probado en un laboratorio y funciona perfectamente, y ahora el siguiente paso será probarlo en el espacio, en condiciones de radiación, donde el estrés, tanto mecánico de temperatura sea fuerte", indicó Roberto Sarmiento, apuntando que esta fase formará parte de otro proyecto para que necesitan el apoyo de la empresa y del CDTI.
Otro paso será la comercialización del producto, para lo que el grupo que dirige Sarmiento mantiene actualmente negociaciones con la empresa sueca, Gaisler, puntera en el sector.
Tras finalizar el sistema que se integrará en los satélites de las futuras misiones espaciales, la ESA ha contratado a la investigadora canaria Lucana Santos para formar parte de la sección de Microelectrónica de la ESO, como encargada del catálogo en el que se incluirá el trabajo de la ULPGC, entre otros. Un gran logro para esta ingeniera de Telecomunicación que desde muy joven soñaba con hacer investigación espacial.
"Siempre quise trabajar en temas relacionados con el espacio, pero no habían muchas cosas en marcha a las que pudiera adherirme. Lo hemos ido construyendo poco a poco, dando un paso detrás de otro, sin darme cuenta del alcance que iba tomando. Al final, el que un día haya un trocito del grupo de investigación y de la ULPGC volando en un satélite espacial, es algo que me hace mucha ilusión".
Para el director del grupo de Diseño de Sistemas Integrados, el caso de Santos es "paradigmático", dado que en su trayectoria se conjugan elementos vitales en una carrera científica: la financiación de su tesis doctoral por parte de una empresa privada; y la captación de fondos en proyectos internacionales competitivos. "Ha logrado sus objetivos científicos, de ingeniería, y personales. Casos como estos deberían producirse más en Ingeniería, pero tristemente en Canarias es muy complicado. Todo lo hemos hecho sin ningún tipo de ayuda local", concluyó Sarmiento.
