Ingenieros de la Nasa están explorando cómo la tecnología utilizada en las redes de telefonía móvil existentes podría respaldar la próxima generación de aviación. En abril y mayo, investigadores del Centro de Investigación Glenn de la Nasa en Cleveland construyeron dos sistemas de radio especializados para estudiar cómo la tecnología de red celular de quinta generación puede manejar las demandas de las comunicaciones de los taxis aéreos.
“El objetivo de esta investigación es comprender cómo la industria aeronáutica podría aprovechar las redes inalámbricas de telefonía celular para abrir nuevas fronteras en las operaciones de aviación”, afirmó Casey Bakula, investigador principal del proyecto, quien trabaja en Glenn. “Los hallazgos de este trabajo podrían servir de modelo para futuros proveedores de redes de comunicaciones aeronáuticas, como los de navegación por satélite y las compañías de telecomunicaciones, y ayudar a orientar el plan de la Administración Federal de Aviación (FAA) para las futuras necesidades de redes de movilidad aérea avanzada en las ciudades”.
En lugar de desarrollar estándares completamente nuevos para las comunicaciones de taxis aéreos, la Nasa busca determinar si la industria aeronáutica podría aprovechar la experiencia, los conocimientos y las inversiones realizadas por la industria celular para el desarrollo de redes de aviación fiables, seguras y escalables. Si las redes 5G pudieran ofrecer una solución del 80% al desafío, los investigadores podrían centrarse en identificar el 20% restante que necesitaría adaptarse para satisfacer las necesidades de la industria de los taxis aéreos.
Las redes 5G pueden gestionar una gran cantidad de datos simultáneamente y tienen un retardo de transmisión de señal muy bajo en comparación con los sistemas satelitales, lo que las hace ideales para proporcionar datos de ubicación entre aeronaves en cielos urbanos concurridos. Las antenas terrestres y las redes en las ciudades pueden ayudar a los aerotaxis a mantenerse conectados al sobrevolar edificios, lo que aumenta la seguridad de los vuelos urbanos.
Para realizar sus pruebas, los investigadores de la Nasa instalaron un sistema que cumple con los estándares actuales de 5G y que permitiría futuras mejoras en su rendimiento. Instalaron una radio en el avión Pilatus PC-12 de la agencia y otra en el techo del edificio de las Instalaciones de Comunicaciones Aeroespaciales de Glenn. Con una licencia experimental de la FAA para realizar vuelos, el equipo probó las transmisiones de señales utilizando una banda de radiofrecuencia que la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) destinó a las pruebas seguras de drones y otros sistemas de aeronaves no tripuladas.
Durante las pruebas, el PC-12 de la Nasa realizó varios patrones de vuelo cerca de Glenn. El equipo utilizó algunos de estos patrones para medir cómo la señal podía debilitarse a medida que la aeronave se alejaba de la estación terrestre. Otros patrones se centraron en identificar áreas donde los edificios cercanos podrían bloquear las señales, causando potencialmente interferencias o zonas muertas. El equipo también estudió cómo el ángulo y la posición de la aeronave con respecto a la estación terrestre afectaban la calidad de la conexión.
Estas pruebas iniciales brindaron al equipo de la Nasa la oportunidad de integrar su nuevo banco de pruebas de radio de banda C en la aeronave, verificar su funcionalidad básica y el funcionamiento de la estación terrestre correspondiente, así como perfeccionar sus procedimientos de prueba. La finalización exitosa de estas actividades permite al equipo comenzar a investigar cómo se podrían utilizar los estándares y tecnologías 5G en las bandas de aviación existentes para proporcionar servicios de comunicaciones aire-tierra y aeronave-aeronave.
Además de cumplir con estos objetivos iniciales de prueba, el equipo también registró y verificó la presencia de modulación de la hélice. Esta es una forma de degradación de la señal causada por el bloqueo parcial de las señales de radio por parte de las palas de la hélice de la aeronave al girar. El efecto se acentúa a medida que las aeronaves vuelan a las altitudes más bajas a las que se espera que operen los taxis aéreos. La configuración del fuselaje y el número de hélices en algunos de los nuevos modelos de taxis aéreos pueden aumentar los efectos de modulación de la hélice, por lo que el equipo identificó este tema como un tema de investigación futura.
La investigación de la Nasa proporcionará datos de referencia sobre el rendimiento que la agencia compartirá con la FAA y el sector de movilidad aérea avanzada de la industria aeronáutica, que explora nuevas opciones de transporte aéreo. Las futuras investigaciones de la industria podrían centrarse en cuestiones como la velocidad máxima de datos, la relación señal-ruido y la sincronización entre la aeronave y los sistemas terrestres. Los investigadores podrán utilizar los datos de referencia de la Nasa para medir el potencial de nuevos cambios o características en los sistemas de comunicaciones.
Las aeronaves del futuro deberán contar con sistemas de comunicaciones esenciales para el mando y control, la seguridad de los pasajeros y la coordinación con otras aeronaves para evitar colisiones. Las redes inalámbricas fiables permiten la operación segura de taxis aéreos, especialmente en ciudades y otras zonas concurridas.
Este trabajo está dirigido por el proyecto Air Mobility Pathfinders de la Nasa, en el marco del Programa de Operaciones y Seguridad del Espacio Aéreo, en apoyo de la misión de Movilidad Aérea Avanzada de la Nasa.
