El desarrollo y la fabricación de chips corresponden con unos de los procesos más complejos a la hora de planificar la construcción de un satélite. Las especificaciones  nada tienen que ver con los procesadores más normales que podemos encontrar en nuestros teléfonos móviles o en cualquier ordenador y necesitan de unos procedimientos de validación de primerísimo nivel que certifiquen su buen desempeño en las duras condiciones espaciales.

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La fabricación de estos componentes se realiza exclusivamente bajo demanda del cliente y se ajustan a la perfección para que cumplan con esas especificaciones. A diferencia de la china o estadounidense, la Agencia Espacial Europea (ESA) cuenta con limitaciones importantes debido a que faltan algunas partes importantes y lo han de 'pedir prestado'. La ESA tiene entonces que pasar por el filtro de otros países aunque en muchas ocasiones es complicada la cesión o venta de parte de ellos pues entra en juego la revelación de secretos industriales más preciados.

Bajo esta premisa y con el objetivo de poner fin a esta situación, el programa de financiación para la investigación Horizonte2020 de la Unión Europea ha contado con Thales Alenia Space España para liderar a un equipo internacional en el diseño de estos chips.

Independencia europea

"De acuerdo con la Agencia Espacial Europea se han identificado aquellas tecnologías que son críticas para la fabricación de satélites y que ahora mismo no están disponibles de fuentes europeas", explica Ángel Álvaro Sánchez, responsable de i+D de Thales Alenia Space, a OMICRONO. "Como son unas tecnologías estratégicas, nos dejan en una situación de desventaja en cuanto a la competencia. Hay misiones y satélites que no hemos podido fabricar porque el usuario final no era del agrado de Estados Unidos y no nos han vendido según qué componentes".

Satélite ESA Omicrono

Una de esas tecnologías identificadas y marcadas como estratégicas es en la que están trabajando en el proyecto PROMISE (acrónimo de Programmable Mixed Signal Electronics o electrónica de señal mixta programable). "Lo que estamos diseñando es una librería para circuitos integrados analógicos y digitales simultáneamente".

En un microprocesador tradicional, como apuntamos antes, solamente tenemos la componente digital. Los componentes que están desarrollando en PROMISE mezclan al mismo tiempo un procesador digital al que le rodeamos de funciones analógicas. "De forma que en un solo chip tenemos mucha más potencia incluida, lo que permite hacer equipos muchos más pequeño".

Ángel Álvaro Sánchez, responsable de i+D de Thales Alenia Space Thales Alenia Space Omicrono

Hasta que PROMISE de sus frutos, los vehículos espaciales de la Agencia Espacial Europea -como los rover lanzados en la misión ExoMars- llevan un microprocesador que decide sobre el movimiento del dispositivo pero acoplados también acarrean otros analógicos que miden la tensión de la batería, la corriente que se proporciona al motor, la temperatura, la posición... "Eso que ahora está desperdigado alrededor del microprocesador va a estar todo dentro del mismo chip. Tendré a la vez el cerebro [microprocesador] y los sentidos [el resto de sensores analógicos] dentro del mismo chip".

PROMISE no busca crear desde cero un chip al uso, sino más bien desarrollar una librería completa con el fin que las empresas de la industria espacial tengan acceso a esta tecnología. "Nosotros vamos a desarrollar bloques funcionales". La librería de bloques estará compuesta por desarrollos independientes como el del propio procesador, el medidor de tensión, el actuador de motores, un reloj interno... "Cuando llegue otra empresa, en lugar de comenzar desde cero en el desarrollo del chip, va a nuestra librería y coge partes como si fuera un LEGO".

Satélite de la Agencia Espacial Erupea ESA Omicrono

Satélites como LEGO

La empresa que acceda a la librería tendrá acceso a las diferentes partes para construir su satélite o vehículo espacial. Algo así como obtener componentes de LEGO a la carta para después montarlos. "La empresa podrá ir después al fabricante, también europeo, con los bloques validados que funcionan. Se consigue hacer mucho más compacto, más rápido y más barato; ese es el objetivo del proyecto", afirma Ángel Álvaro.

También apuntan a que van a fabricar un chip prototipo para probarlo todo y, una testado, se pondrá a disposición de la industria con las correspondientes licencias. Algo importante es que los bloques son totalmente intercambiables. Aunque puedan estar desarrollados para un propósito, hay partes completas que pueden servir para otros, sin necesidad de adaptación. "Si yo me construyo un coche con LEGO y después quiero hacer un barco, hay partes que comunes entre ambos".

Ingenieros de Thales Alenia Space trabajando Thales Alenia Space Omicrono

El objetivo de PROMISE es construir el núcleo de los satélites que formarán parte de las constelaciones. "Estos chips sirven para hacer equipos muy compactos, muy rápido y muy baratos". Es decir, los dispositivos perfectos para una megaconstelación como pudiera ser la Starlink de SpaceX. "Nuestro objetivo es que estos chips se conviertan en el corazón de una unidad de control de instrumentos, una unidad de control de plataforma... Por ejemplo, un chip que va a controlar una cámara que tomará fotografías del planeta".

Gracias a que se pueden llevar proyectos a gran escala, se puede plantear la creación de una constelación de satélites con cámaras para controlar efectos del cambio climático o de cualquier parámetro atmosférico. "Es pronto para hablar de costes directos, pero el proyecto pretenden abaratar el desarrollo entre un 30 y un 40% y el plazo de fabricación sea la mitad".

Satélite Thales Alenia Space Omicrono

Algo importante que apunta Ángel Álvaro es que la fabricación de los chips se realizará completamente en Europa, concretamente en Francia. Y es que lo habitual cuando hablamos de este tipo de procesadores es pensar que vienen desde China. "Los costes de fabricación no es tan competitivo, pero para sectores críticos como el aeroespacial no importa".

Al ser un proyecto financiado con fondos públicos, la librería será totalmente transparente. Ángel Álvaro la compara como un supermercado: "Todo el mundo puede pasar a mirar, pero solo te puedes llevar los productos [en su caso los bloques] si pagas por ellos". Tampoco se cierran a que otras empresas dejen sus aportaciones a cambio de llevarse partes del proyecto que puedan después utilizar. "Si dejas conocimiento, te puedes llevar conocimiento", apunta.

El proyecto lleva en marcha desde el pasado enero y la compañía española es quien lo está liderando. Esperan tener el chip prototipo a finales de 2022 o inicio de 2023 para poder presentarlo y que las compañías aeroespaciales comiencen a emplearlo.