En la semana en la que Elon Musk se ha convertido en nuevo dueño de Twitter y hasta podría ser el CEO interino de la red social, el empresario más rico del mundo también puede ser el próximo propietario de la alternativa al GPS del futuro gracias a Starlink. Sin embargo, lo más curioso de esta historia es cómo se ha descubierto el potencial de su internet por satélite para ubicar a las personas con precisión: gracias a un vídeo de Rafa Nadal.

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Investigadores de la Universidad de Texas, en Austin, han utilizado vídeos del tenista balear en un experimento para descodificar la señal que ofrecen los satélites de Starlink para dar conexión a internet y así localizar la posición de los receptores en tierra con un radio de 30 metros.

Esta nueva tecnología podría dejar obsoleto el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y la destreza con la raqueta del tenista más famoso de España ha servido para demostrarlo empíricamente. De momento, la compañía de Musk se ha negado a participar en este proyecto, pero el equipo de investigación asegura que la constelación de satélites podría proporcionar un sistema de geolocalización más preciso que el actual GPS si contarán con el apoyo de SpaceX.

Este proyecto se inició en 2020 con el apoyo del ejército estadounidense y también de la compañía espacial de Elon Musk, SpaceX. Sin embargo, antes de que diera comienzo, el magnate decidió desligarse del proyecto y no dar acceso a su tecnología alegando motivos económicos según explica el investigador principal, Todd Humphreys, a la revista The Register. Musk alegó que las demás "redes de comunicaciones (de órbita baja) han caído en la bancarrota, por lo que nosotros tenemos que centrarnos plenamente en mantenernos fuera de la bancarrota. No podemos permitirnos ninguna distracción".

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Independientemente de que la colaboración con SpaceX no fraguara y la empresa no les proporcionara ninguna información, los investigadores siguieron adelante con su idea y la llevaron a cabo por su cuenta. Comenzaron comprando un receptor de Starlink, es decir, la antena y el resto del equipo que cuesta 500 euros iniciales más el resto de tarifas del servicio. Así comenzaron a analizar las señales de sincronización entre satélites y receptores.

Enviando vídeos de Nadal

El equipo construyó un pequeño radiotelescopìo para rastrear las señales desde el receptor de Starlink. La intención no era descifrar el código cifrado que protege la información de los usuarios de esta red satelital, sino buscar las secuencias de sincronización entre satélite y receptor. Estas secuencias son señales repetitivas y predecibles que emiten los satélites.

Para descifrar las secuencias usaron ingeniería inversa. A través del receptor de SpaceX que habían comprado, emitían vídeos para escuchar las señales a través del radiotelescopio. Aquí es donde entra el tenista español, los vídeos transmitidos eran contenidos de alta definición de YouTube donde aparecía Rafa Nadal jugando al tenis.

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Humphreys no explica que les animó a usar los vídeos del deportista en vez de otros, pero sí detalla en un artículo no revisado por pares publicado en arXiv cómo rastrearon la señal de la constelación de satélites para registrar la distancia y velocidad de cada satélite. Durante el proceso se dieron cuenta con esta técnica que Starlink se basaba en una tecnología denominada multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM).

La OFDM es un método eficiente para codificar transmisiones digitales, sirve para empaquetar la mayor cantidad de bits por segundo en un ancho de banda. Este sistema se desarrolló en Bell Labs en la década de 1960 y que actualmente se usa en conexiones tan familiares como las redes WiFi o la telefonía 4G y 5G.

Malla de satélites

Una vez sabían esto, descodificaron las señales en la banda de 10,7 a 12,7 GHz entre los satélites y sus receptores en la superficie terrestre. Consiguieron realizar cálculos de posicionamiento basados en la pseudodistancia, la navegación y el tiempo (PNT). 

Humphrey y su equipo no son los únicos que han estado estudiando la constelación de SpaceX con esta intención. Zak Kassas, profesor en el departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad Estatal de Ohio fue el primero en demostrar que las señales de Starlink podían usarse para el geoposicionamiento usando el aprendizaje automático.

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Este otro equipo estudió el periodo y frecuencias cambiantes de las señales del satélite según daba vueltas a la Tierra. Tras varias vueltas por encima de donde se encuentra el receptor, este acaba descifrando su propia ubicación con una precisión de menos de 10 metros. "Aprenderá sobre la marcha, le dirá lo que se está transmitiendo y le dirá dónde se encuentra" aseguran.

En manos de SpaceX

El resultado es una geolocalización con una precisión de 30 metros. Es cierto que ese radio es más grande de lo que se consigue con la tecnología GPS actual de cualquier reloj deportivo. Por ejemplo, un móvil puede dar una precisión de 4,9 metros. Sin embargo, los investigadores aseguran que mejorar esta precisión es sencillo y que está en manos de la empresa de Elon Musk.

Satélite de SpaceX

Sería tan sencillo como que SpaceX lanzara una corrección del reloj de cada satélite, esta operación se hace de forma habitual en el sistema GPS. "Esto no le llevaría mucho trabajo (a la compañía), y sólo requeriría modestos cambios en el software del satélite", aseguran y añaden que las transmisiones de Starlink permitirían recabar datos con una precisión de solo un metro.

Riesgos en seguridad

En contraposición con los beneficios que podría aportar para la geolocalización mundial este nuevo sistema satelital, los expertos advierten que la información descubierta por el equipo de la Universidad de Texas en Austin revela un patrón peligroso para la seguridad de SpaceX. "Cualquier sistema de navegación que funcione con secuencias de código abierto definitivamente podría ser falsificado, porque todos sabrán cómo detectar esas señales y crear señales falsas", explica Mark Psiaki, experto en GPS de Virginia Tech a la revista MIT.

Ciudadanos ucranianos de Ivankiv reunidos alrededor de una antena Starlink. Kristina Berdynskykh Twitter

El hecho de que las secuencias se repitan en todos los satélites de la constelación de Musk, supone un riesgo alto si se usara como sistema de navegación. Para unos ciudadanos que busquen cómo llegar a un restaurante, puede no ser muy grave, pero los aviones dependen del sistema GPS para conocer su posición exacta, su cercanía al suelo y si están cruzando a un espacio aéreo restringido.

A esto hay que sumarle que el servicio de conexión a internet de esta compañía es uno de los recursos más valiosos en la defensa de Ucrania frente a Rusia. A lo largo del conflicto se ha mencionado Starlink como posible objetivo de la ofensiva, igual que las comunicaciones terrestres han sido atacadas. También las comunicaciones inalámbricas de los drones utilizados en el campo de batalla han sido susceptibles de ser interceptadas para localizar al enemigo.

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