La Salle al Pol Sud: obrint camins per a la comunicació

Rebre dades de l'Antàrtida pot ser un greu inconvenient si els satèl·lits no funcionen com sol succeir als pols de la terra. El Grup de Recerca en Electromagnetisme i Comunicacions de La Salle (GRECO) treballa en un projecte per solucionar aquest problema i transmetre informació mitjançant la ionosfera des de la Base Antàrtica Espanyola Juan Carlos I (BAE) fins a l'Observatori de l'Ebre a Roquetes.

Guglielmo Marconi, l'enginyer que desenvolupà comercialment la ràdio, ja va fer ús de la ionosfera el 12 de desembre de 1901. Llavors va rebre un missatge en codi morse des de Poldhu (Cornualles) fins a San Juan de Terranova (Canadà), a 3.360 km de distància. Quan va assolir aquesta proesa encara no sabia el paper imprescindible que havia interpretat aquesta capa de l'atmosfera. Els descobridors foren Oliver Heaviside i Arthur Edwin Kennelly, als qui se'ls va ocórrer, cadascun pel seu lloc,  que perquè la senyal arribés fins tan lluny hauria d'existir una capa que actués com un mirall per a les ones de ràdio. Més de 100 anys després, el grup encapçalat per Joan Lluís Pijoan se serveix del rebot ionosfèric descrit pels dos investigadors anglosaxons per a enfrontar-se a un repte encara més difícil: transmetre dades a molt baixa potència a través dels 12.600 km de distància que separen l'Antàrtida i Roquetes.

Quan el satèl·lit falla
La informació que s'ha d'enviar des de les gèlides terres antàrtiques són les dades sobre el camp magnètic terrestre que recull l'Observatori de l'Ebre amb la seva estació geomagnètica. I per què no fer ús dels satèl·lits? El doctor Pijoan aclareix el problema: "El satèl·lit d'òrbita geostacionària que es mou al voltant de l'Equador, de vegades no es veu. Per això havíem de buscar un sistema complementari que funcionés sempre i pensàrem que fos una comunicació per rebot ionosfèric". 

El mètode per a enviar la senyal és el mateix que va fer servir Marconi a principis de segle sense saber-ho. "La capa més exterior de l'atmosfera terrestre, la ionosfera, que és la més influenciada per la radiació del sol, s'ionitza. És a dir, degut a la radiació ultraviolada apareixen electrons lliures i ions. Fruit d'això canvia l'índex de refracció i provoca que les ones de ràdio es corbin fins a rebotar cap a baix a la terra, de tal forma que la ionosfera actua com un mirall de les freqüències inferiors a 30 Megahertz (de 1,5 a 30 MHz)”, descriu Pijoan.

“La ionosfera s'ionitza i actua com un mirall per a les freqüències inferiors a 30 MHz”

Aquest fenomen natural s'ha aprofitat pels científics del GRECO per millorar la comunicació ionosfèrica amb el desenvolupament d'un mòdem que permeti anar “una mica més enllà”, prossegueix el científic, “amb veu s'han fet coses semblants, amb modulacions convencionals. De fet, s'utilitza a les comunicacions dels avions i els vaixells, però nosaltres tractem de transmetre dades a més velocitat que els estàndards actuals”. Amb aquest objectiu han dissenyat un dispositiu especialment adaptat per a funcionar amb “molt poca potència i a molt llarga distància”. La BAE té molt poca autonomia energètica quan es tanca a l'hivern i només funciona amb generadors eòlics, bateries solars i poc més. “Per això hem de transmetre a tan baixa potència (200 Watts) i els bits per segon que ens arriben són també molt pocs. A més, és un canal molt hostil i necessitem un sistema que sigui hàbil per lluitar amb les interferències”.

Per dissenyar aquest mòdem han travessat un llarg procés que va començar a l'any 2003 quan l'Observatori els va plantejar el problema. “El primer que vàrem fer va ser sondejar el canal mitjançant seqüències patró. És a dir, tractar d'esbrinar el número de rebots que arriben al seu destí (exactament necessita un mínim de cinc rebots per a cobrir aquesta distància) i, a més, determinar com varia la ionosfera. El moviment d'aquest mirall atmosfèric, motivat per les radiacions solars i les tempestes magnètiques entre alguns altres fenòmens, també influeix en la transmissió de la senyal”, recorda Pijoan.

Treballant a l'Antàrtida
Als obstacles de tipus tècnic, s'han d'afegir als condicionants especials d'un projecte que té un dels seus laboratoris a l'Antàrtida, una de les zones més belles, però també més inhòspites, del planeta. “S'ha de muntar el sistema, mantenir-lo i també canviar la configuració segons les proves que volem fer. Mentrestant, des d'aquí muntem el receptor situat a l'Observatori de l'Ebre, encara que aquest es pot controlar per Internet”, explica. Fins ara, set membres del personal investigador del GRECO han viatjat al Pol Sud seguint una organització estructurada en campanyes. “La BAE està oberta de novembre a febrer i nosaltres enviem dues persones cada campanya: dos mesos una i dos mesos l'altra”. Joan Lluís Pijoan, com a investigador principal, va ser el primer en desplaçar-se fins l'Antàrtida. “La base està formada per contenidors de vaixells i no és un luxe. La convivència és molt estreta amb un mateix grup de gent, unes 20 persones, i sense poder anar gaire lluny. Tanmateix, ha estat una experiència molt maca i molt gratificant i, per descomptat és un paisatge natural fantàstic”, recorda. Els següents en viure aquesta experiència a mig camí entre la ciència i l'aventura han estat Carles Vilella, David Badia, Simó Graells, Pau Bergada, Ismael Gutiérrez i Ricard Aquilué.

“La convivència a l'Antàrtida és molt estreta i no es pot anar gaire lluny, però ha estat una experiència molt maca i gratificant”

Tot aquest esforç té previst convertir-se en els propers anys en un mòdem, dissenyat amb tecnologia digital pels enginyers de La Salle, que s'adapti a les condicions del canal i que podrà servir per transmetre qualsevol tipus de dades. Cal tenir en compte que la comunicació ionosfèrica és més lenta i pot transmetre un flux d’informació no gaire elevat, però té altres avantatges: significa una oportunitat per als llocs on no arriba el satèl·lit o no hi arriben els diners per a pagar el minutatge que costa. Les organitzacions no lucratives que treballen al tercer món són un possible destinatari d'aquest sistema de comunicacions. “Hi ha moltes zones de la terra que no estan ben dotades de satèl·lits, sobretot les àrees més pobres on la manca d'infraestructures dificulta les comunicacions. Amb aquest sistema és podria solucionar, a més a baix cost”, senyala Joan Lluís Pijoan. Un transmissor, un receptor i la ionosfera és el que farà falta per transmetre dades, com correus electrònics o fitxers, sense cap mena d’infraestructura addicional. Un nou camí per a la comunicació que s’obre gràcies al treball d'un grup d'enginyers dels quals Marconi estaria orgullós.

 Agustí López

-Joan Lluis Pijoan és el director del projecte antàrtic. Enginyer en electrònica i cap del Grup de Recerca en Electromagnetisme i Comunicacions de La Salle (GRECO)

+ info: GRECO