La primera víctima de la guerra es la verdad. Pero una señal fiable de GPS va justo detrás. Interferir las señales de un sistema global de navegación por satélite (GNSS), como el GPS estadounidense, es tan sencillo que se ha vuelto habitual cuando comienzan los enfrentamientos. Las señales más potentes de equipos más modernos pueden dificultar el bloqueo, pero la magnitud potencial de la amenaza ahora parece mucho mayor de lo que se pensaba. Un artículo publicado en junio por un equipo dirigido por Todd Humphreys, de la Universidad de Texas en Austin, rastreó decenas de interrupciones generalizadas del GPS en Europa y otros lugares desde 2019 hasta una constelación de satélites rusos. Según la investigación, las interferencias, intencionadas o incluso accidentales, procedentes del espacio podrían afectar a todo un continente.
Para sortear interferencias intencionadas se investigan sistema basados en el campo magnético de la Tierra y las señales de otros satélites
La primera víctima de la guerra es la verdad. Pero una señal fiable de GPS va justo detrás. Interferir las señales de un sistema global de navegación por satélite (GNSS), como el GPS estadounidense, es tan sencillo que se ha vuelto habitual cuando comienzan los enfrentamientos. Las señales más potentes de equipos más modernos pueden dificultar el bloqueo, pero la magnitud potencial de la amenaza ahora parece mucho mayor de lo que se pensaba. Un artículo publicado en junio por un equipo dirigido por Todd Humphreys, de la Universidad de Texas en Austin, rastreó decenas de interrupciones generalizadas del GPS en Europa y otros lugares desde 2019 hasta una constelación de satélites rusos. Según la investigación, las interferencias, intencionadas o incluso accidentales, procedentes del espacio podrían afectar a todo un continente.
Una alternativa al GNSS consiste simplemente en instalar cámaras en la nave y utilizar software para monitorizar el terreno que hay debajo. Sin embargo, esto solo funciona sobre tierra firme y puede verse obstaculizado por la nubosidad, la niebla o la oscuridad. Por eso, se están investigando otros dos métodos, muy diferentes entre sí. Uno se basa en fenómenos cuánticos —el momento angular de los fotones y el espín de los electrones— para seguir mapas magnéticos de la superficie terrestre. El otro determina la posición del observador aprovechando las ondas de radio ambiente que se emiten con otros fines. A día de hoy, ningún sistema puede igualar la precisión del GNSS, pero ambos van camino de convertirse en alternativas viables.
El paisaje de las anomalías del campo magnético es detectable prácticamente en cualquier condición
Muchas rocas son débilmente magnéticas, y su distribución en la corteza terrestre provoca irregularidades en el campo magnético del planeta. El paisaje resultante de anomalías es detectable prácticamente en cualquier condición, tanto en tierra como sobre el mar. Si se equipa un avión con un magnetómetro capaz de identificar estas anomalías, junto con un sistema de navegación magnética (MagNav) que las compare con los mapas existentes, se puede determinar la posición de la aeronave con precisión. El año pasado, la empresa australiana Q-CTRL demostró en un vuelo de prueba sobre Nueva Gales del Sur que un sistema MagNav era más preciso que una de las principales alternativas basadas en GPS.
El sensor de Q-CTRL mide la intensidad local del campo mediante un dispositivo llamado magnetómetro de bombeo óptico (OPM). Este funciona disparando un láser a una nube de átomos de rubidio. Si el haz láser está ajustado correctamente, los electrones de los átomos entran en un estado en el que son extremadamente sensibles a los campos magnéticos externos. Después, se puede utilizar otro láser para rastrear el comportamiento de los electrones y determinar el campo magnético ambiental, lo que permite al software del sistema averiguar en qué punto del mapa se encuentra.
Mientras tanto, otras empresas están apostando por un tipo diferente de sensor capaz no solo de mostrar la intensidad del campo, como ya hacen los sensores de Q-CTRL, sino también su dirección. Consideran que estos sensores, si se utilizan para navegar utilizando los mapas vectoriales que ayudan a generar, podrían permitir a un observador determinar su posición con mayor precisión.
Uno de los problemas es la escasez de buenos mapas del campo cortical, los que hay carecen a menudo de precisión
Una de estas empresas es SBQuantum, una compañía canadiense. Su dispositivo se llama magnetómetro de diamante NV, que, como indica su nombre, utiliza un diamante como elemento principal. Los diamantes no suelen ser magnéticos, pero se pueden convertir en tales creando lo que se conocen como centros de vacante de nitrógeno (NV) en sus redes cristalinas. Estos centros son puntos en los que dos de los átomos de carbono de la red se sustituyen por un solo átomo de nitrógeno, lo que genera un hueco alrededor del cual se agrupan los electrones. Una vez que el diamante se coloca en un campo magnético, la regularidad de su red cristalina proporciona una cuadrícula tridimensional que permite medir el comportamiento de los electrones. Así se pueden obtener mediciones precisas tanto de la intensidad como de la dirección del campo.
Por ahora, el principal inconveniente de ambos enfoques es la escasez de buenos mapas del campo cortical. Los que existen suelen ser inconsistentes entre sí y a menudo carecen de la precisión necesaria para la navegación. Por ello, algunas empresas, entre ellas SBQuantum, realizan vuelos de reconocimiento para crear sus propios mapas, mientras que otras, como SandboxAQ, una compañía californiana, proponen mejorar y unificar los distintos mapas que ya existen. En junio, la empresa presentó un documento en el que sugería que los organismos gubernamentales, las fuerzas armadas y los investigadores de Estados Unidos colaborasen para lograr ese objetivo a escala mundial. Puede que pronto vean cumplido su deseo. En junio, Donald Trump pidió avances en la tecnología de detección cuántica y ordenó al Departamento de Guerra que explorase posibles aplicaciones.
Mientras tanto, otros están desarrollando métodos para obtener la posición a partir de las señales de radio de satélites que ya existen. La Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos ha impulsado que se avance más en este tipo de “señales de oportunidad”, y algunos equipos ya lo están intentando. Una de las técnicas consiste en medir los desplazamientos Doppler. Cuando un satélite se acerca y después se aleja, la frecuencia de sus transmisiones parece aumentar y luego disminuir, de forma similar al silbido de un tren cuando pasa. Cuanto más cerca esté un observador de la trayectoria del satélite, más rápido será el cambio de frecuencia. Después, se pueden combinar los datos sobre la órbita del satélite con las mediciones de frecuencia para estimar la posición.
Uno de los pioneros es ASPIN Lab, un grupo de investigación de la Universidad Estatal de Ohio. En una demostración realizada en un crucero frente a la costa occidental de Groenlandia el 24 de agosto de 2024, su sistema, denominado Matrix, procesó transmisiones de 21 satélites de banda ancha de Starlink y OneWeb que pasaban por encima. Partiendo de una posición y una velocidad iniciales, Matrix situó el barco a tan solo 27 metros de su verdadera ubicación.
Sin embargo, la localización por efecto Doppler presenta una desventaja importante: los satélites pueden desviarse de su trayectoria o ser maniobrados para evitar posibles colisiones. Esto, a su vez, puede alterar las estimaciones de la posición de un receptor calculadas a partir de los cambios de frecuencia por efecto Doppler. Stefano Tomasin, experto de la Universidad de Padua, en Italia, señala que son habituales errores de entre 100 metros y más de un kilómetro.
La precisión de la localización por efecto Doppler mejorará con las predicciones sobre las órbitas de los 11.000 satélites de Starlink
Sin embargo, la precisión debería mejorar. SpaceX, la propietaria de Starlink, publica ahora predicciones sobre las órbitas de sus más de 11.000 satélites. A diferencia de los datos de seguimiento elaborados por la Fuerza Espacial de Estados Unidos, estas predicciones tienen en cuenta las maniobras previstas. Humphreys afirma que los pronósticos de SpaceX suelen ser precisos hasta un margen de apenas un par de metros respecto a la posición real de los satélites. Esto debería permitir a los receptores interpretar mejor los desplazamientos Doppler que observan.
Otra vía para lograr una mayor precisión la está explorando Mark Psiaki, de Virginia Tech. El truco, según explica, consiste en colocar un receptor maestro en una ubicación conocida para comparar los desplazamientos Doppler previstos a partir de la trayectoria anticipada de un satélite con los que realmente se observan, y enviar correcciones a los receptores que se encuentren en ubicaciones desconocidas. Con financiación del Departamento de Transporte de Estados Unidos, está desarrollando uno de estos receptores, con el que espera conseguir una precisión de posicionamiento de unos diez metros.
El receptor maestro de Psiaki también podría facilitar otra forma de aprovechar señales de oportunidad: calcular cuánto tarda una señal en viajar desde su origen hasta el receptor. La idea, explica, consiste en utilizar la posición conocida del receptor maestro y la posición prevista por SpaceX de un satélite Starlink para determinar cuándo debió emitirse una señal. La hora de salida de esa señal puede después transmitirse a receptores situados en ubicaciones desconocidas. Esto permitirá a cada receptor saber cuánto tiempo ha tardado la misma señal en llegar a su ubicación y, por tanto, su distancia respecto al satélite. Combinando mediciones de distancia de cuatro satélites Starlink con datos Doppler, un receptor, según Psiaki, debería ser capaz de determinar su posición con un margen de error de solo dos metros.
La búsqueda se ha ampliado incluso a las transmisiones de las antenas de telefonía móvil. En pruebas realizadas con la fuerza aérea estadounidense, ASPIN Lab ha utilizado Matrix para guiar una aeronave mediante el seguimiento de pequeñas variaciones en las señales emitidas por las torres de telefonía móvil. Según Kassas, director del laboratorio, Matrix ya ha sido licenciado a empresas y usuarios militares, y espera que el sistema esté listo para comercializarse en un plazo de dos años. Así, la navegación más fiable podría estar ya al alcance gracias a las señales naturales y artificiales que nos rodean.
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