La nueva carrera espacial (NCE) y el NewSpace aceleran la comercialización de la órbita baja terrestre (LEO) y las actividades que conformarán los mercados cislunar y lunar durante los próximos años. Esta realidad impulsa significativamente la demanda de servicios de cómputo en la nube (cloud computing) en el espacio. Las aplicaciones relacionadas con la observación de la Tierra (EO), las comunicaciones, la ciencia y los vuelos espaciales tripulados impulsarán el uso de la informática de borde (edge computing) y los centros de datos en el espacio. Las organizaciones gubernamentales, operadores de satélites y protagonistas de la exploración espacial ávidos de utilizar la computación en la nube, en sus operaciones en la LEO, en la actividad cislunar y en la Luna, se encuentran en busca de proveedores de servicios confiables en la nube para eficientar sus operaciones.
Los centros de datos en el espacio serán el siguiente paso para la computación en la nube. El aumento de la actividad y el creciente número de constelaciones satelitales están impulsando la demanda de almacenamiento de datos en el espacio, así como el procesamiento de datos asociado. De hecho, la Spaceborne Computer-2 en la Estación Espacial Internacional (EEI) ya está utilizando inteligencia artificial (IA), aprendizaje automático / Machine Learning (ML) y procesamiento en la nube para hacer predicciones y generar conclusiones. La adopción de servicios de cómputo en la nube por parte de los contratistas gubernamentales y startups de la industria espacial estadounidense está aumentando significativamente.
La comercialización del mercado de la LEO y las misiones de exploración lunar y espacial a largo plazo aumentarán el uso de centros de datos en el espacio. En particular, las misiones de I+D+i enfocadas en la computación en la nube en el espacio, la adopción de algoritmos de IA/ML para aplicaciones espaciales y la transición -a partir de 2030-, de la EEI a las próximas estaciones espaciales comerciales, son los principales factores que impulsarán el uso de centros de datos en el espacio. La creciente actividad en el espacio cislunar, la región entre la Tierra y la Luna está impulsando una demanda sin precedentes de servicios de computación en la nube en el espacio.
Esta creciente tendencia está impulsada por varios factores, entre los que destacan los siguientes:
La generación y procesamiento de datos masivos. Los satélites en la LEO generan una cantidad masiva de datos e imágenes de alta resolución para una variedad de aplicaciones, como agricultura, planificación urbana y gestión de desastres. La computación en la nube puede proporcionar la potencia de procesamiento y almacenamiento necesarios para analizar estos datos en tiempo real. Las misiones de exploración lunar generarán una cantidad significativa de datos científicos, incluyendo muestras geológicas y observaciones astronómicas. La computación en la nube puede permitir un procesamiento y análisis de datos más eficiente de la superficie lunar.
Las aplicaciones en tiempo real. Los satélites en la LEO pueden utilizarse para teledetección o monitoreo en tiempo real de las condiciones ambientales en la Tierra, como la deforestación, la contaminación y los desastres naturales. La computación en la nube puede proporcionar la infraestructura necesaria para procesar y analizar datos casi en tiempo real. A medida que los sistemas autónomos, como drones y robots, se vuelven más comunes en el espacio, necesitarán acceso a datos en tiempo real y recursos informáticos. La computación en la nube puede proporcionar la infraestructura necesaria para soportar eficazmente y respaldar estos sistemas.
La reducción de la latencia. Los satélites en la LEO pueden proporcionar enlaces de comunicación de baja latencia, que son esenciales para aplicaciones en Tierra que requieren la transmisión de datos en tiempo real. La computación en la nube puede reducir aún más la latencia al procesar los datos más cerca de la fuente. La computación en la nube puede utilizarse para soportar aplicaciones sensibles al tiempo, como el comercio financiero, la respuesta a emergencias y el control de vehículos autónomos.
La escalabilidad y flexibilidad. La demanda de recursos informáticos en el espacio puede fluctuar dependiendo de los requisitos de la misión y de las tasas de generación de datos. La computación en la nube puede proporcionar la escalabilidad y flexibilidad necesarias para adaptarse a estas cargas de trabajo dinámicas. Al aprovechar una infraestructura compartida, la computación en la nube puede ofrecer soluciones rentables para las organizaciones que operan en los mercados LEO y cislunares.
La computación de borde (edge computing). La computación en la nube puede combinarse con la computación de borde (vehículos autónomos necesitan procesar datos en tiempo real sobre su ubicación, velocidad, dirección, y condiciones de tráfico; autobuses, trenes y vehículos de paratránsito; aplicaciones de comercio minorista; procesos industriales y mantenimiento predictivo de la industria manufacturera; monitoreo de pacientes en servicios de telesalud; asistencia virtual personalizada, interacción en lenguaje natural, y experiencias de realidad aumentada en aplicaciones de educación o servicios de streaming; procesar datos directamente en las torres de telefonía móvil, lo que reduce la latencia y mejora la eficiencia de las redes de telecomunicaciones), para permitir el procesamiento y análisis de datos distribuidos más cerca de la fuente. Esto reduce la latencia y mejora la seguridad de los datos. La computación de borde puede utilizarse para soportar sistemas autónomos al proporcionar capacidades de procesamiento locales y reducir la dependencia de la infraestructura terrestre.
De acuerdo con la 5ª edición del informe Space Cloud Computing, el tráfico de datos satelitales en la nube acumulado en todo el mundo será superior a 1000 EB entre 2023 y 2033 (EB = exabyte, es la unidad de medida que se utiliza para medir el tamaño de los datos o la capacidad de memoria; un exabyte equivale a 1024 petabytes), lo que se estima generará 46.800 millones de dólares en ingresos acumulados, por lo que, "Los proveedores de servicios en la nube deberían adaptar sus ofertas de comunicaciones satelitales y aplicaciones de descarga de datos para poder aprovechar una oportunidad de mercado de USD 46.800 millones". Este informe ofrece previsiones sobre los ingresos por servicios en la nube y los volúmenes de datos en los mercados de comunicaciones satelitales y de descarga de datos. Además, incluye recomendaciones para ayudar a los proveedores de servicios en la nube y a los operadores de satélites a aumentar los ingresos por servicios en la nube y su adopción como recurso o herramienta de trabajo.
Parte importante de ese tráfico se prevé que provendrá de la región de Norteamérica, debido a jugadores hiperescaladores, como Microsoft y Amazon, en la región. Estas empresas han realizado movimientos estratégicos para integrar la tecnología espacial en sus servicios en la nube. La plataforma Amazon Web Services (AWS) proporciona soluciones basadas en la nube para respaldar el uso de actividades de computación en la nube espacial, para ayudar a las empresas emergentes a centrarse en soluciones basadas en la nube que respalden el uso del espacio como un entorno sostenible y utilizable en los próximos años. Por su parte, Azure Orbital de Microsoft permite la conectividad satelital entre el espacio y la nube. La estación terrestre orbital de Azure permite transmisiones satelitales desde el espacio a la nube, lo que proporciona una comunicación fácil y segura con sus satélites en todas las fases de su misión, mediante un ecosistema global de socios de redes de estaciones terrestres, módems virtuales y funciones de telemetría, seguimiento y control.
El sector gubernamental en Norteamérica también está promoviendo soluciones de computación en la nube para el espacio. La Consultora Analysys Mason espera que los planes del gobierno de los EE.UU. para la exploración espacial y los vuelos espaciales tripulados generen alrededor de 850 millones de dólares en ingresos acumulados por servicios en la nube entre 2023 y 2033.
La necesidad de transmitir grandes cantidades de datos desde constelaciones de EO y comunicaciones está llevando a los proveedores de servicios en la nube a integrar soluciones de extremo a extremo para la asignación de tareas, la transmisión de datos y la entrada de datos con la nube. La necesidad de soluciones apiladas adicionales para el procesamiento y el almacenamiento aumentará aún más la adopción de servicios en la nube en el sector de EO. Lumen Orbit está construyendo una red de centros de datos a escala de megavatios en el espacio, escalable a una capacidad de gigavatios, para poder entrenar modelos grandes como GPT6. La reducción de los costos de lanzamiento le brinda acceso a energía abundante, refrigeración pasiva y conectividad de alta velocidad en el espacio; en asociación con el programa Inception de NVIDIA, lanzará su satélite de demostración en mayo de 2025, con GPU 1000 veces más potentes que cualquiera que se haya utilizado antes en el espacio. Con esta infraestructura, Lumen Orbit identificó una oportunidad para reducir la cantidad de datos que deben transmitirse a la Tierra y recaudó USD 2,4 millones para desarrollar una constelación de centros de datos que recopilará datos de otras constelaciones y los procesará en el espacio.
Las agencias gubernamentales inducen la mayor parte de la demanda de centros de datos espaciales en el sector científico que lleva a cabo la mayoría de las misiones importantes. La ESA, en su caso, está estudiando formas de implementar la IA y la computación en la nube en el espacio para aumentar la autonomía y la agilidad de sus satélites. En el futuro inmediato, el alojamiento de centros de datos en la EEI será esencial en este ámbito. El Centro para el Avance de la Ciencia en el Espacio / Center for the Advancement of Science in Space (CASS), que administra el Laboratorio Nacional de la EEI, ofreció a la empresa LEOcloud Inc. la oportunidad de demostrar su infraestructura Space Edge como servicio, en el marco de un acuerdo de cooperación anunciado el pasado 29 de mayo. LEOcloud, primer impulsor del mercado y líder de opinión en servicios de nube basados en el espacio, cree que la intersección de la nube y el espacio traerá grandes beneficios a las organizaciones comerciales, militares y gubernamentales, por lo que está explorando este terreno y su objetivo principal es instalar su microcentro de datos virtualizado Space Edge de primera generación a la EEI a finales de 2025.
Lonestar Data Holdings, primera empresa de la historia en proporcionar un servicio de datos comerciales en ruta a la Luna en el espacio cislunar y desde la propia superficie lunar. En febrero de 2024, Lonestar probó con éxito su primer centro de datos desde la Luna y en el espacio cislunar. En diciembre de 2021 y abril de 2022, también diseñó, probó y voló con éxito el primer centro de datos definido por software desde la EEI, demostrando el almacenamiento de datos, la recuperación de datos, el uso de registros distribuidos para todos los datos y la primera IA desde el espacio; fue la primera empresa comercial en enviar su centro de datos de recuperación de desastres a la Luna y tiene planes de crear una arquitectura de centros de datos en la Luna y sus alrededores. A largo plazo, el aumento del número de misiones lunares y los grandes volúmenes de datos generados asociados impulsarán la demanda de computación en la nube en el espacio. Sin embargo, los recortes presupuestarios en misiones como la de retorno de muestras de Marte (MSR) de la NASA pueden provocar retrasos y costos adicionales, poniendo así en riesgo las probabilidades de estas misiones.
La transición de la EEI a las estaciones espaciales comerciales generará nuevas oportunidades de colaboración entre los actores de la industria espacial y los proveedores de servicios en la nube. De hecho, los servicios de computación en el borde del espacio permitirán a las empresas gestionar grandes volúmenes de datos que deberán procesarse para las misiones de vuelos espaciales científicos y tripulados a partir de 2026, cuando se lance la primera estación espacial comercial. Inicialmente, se prevé que la mayor parte de la demanda de transmisión de datos relacionados con la ciencia provendrá del sector gubernamental, esencialmente militar, debido al impulso a las misiones interplanetarias y de exploración espacial. No obstante, la comercialización de satélites LEO creará más oportunidades para los proveedores de servicios en la nube hasta después de los años 2028 y 2029, cuando se incrementará significativamente el tráfico de nubes satelitales para descarga de datos relacionados con la ciencia en todo el mundo.
La computación en la nube en el espacio se sustenta en una combinación de tecnologías subyacentes avanzadas que incluyen las siguientes características:
La miniaturización del hardware. La creación de procesadores, memorias y sistemas de almacenamiento de alto rendimiento y bajo consumo energético es esencial para operar en entornos espaciales con limitaciones de tamaño y peso.
Las comunicaciones de alta velocidad. Se requieren redes de comunicación de alta velocidad y baja latencia para transmitir grandes volúmenes de datos entre los satélites, las estaciones terrestres y los centros de datos en la nube.
Los requerimientos de energía. Los sistemas de energía solar y nuclear son fundamentales para alimentar los equipos de computación en el espacio.
El software definido por software. La capacidad de configurar y gestionar la infraestructura de la nube de forma programática es crucial para la flexibilidad y escalabilidad.
La Inteligencia Artificial (IA). La IA se utiliza para optimizar el rendimiento de los sistemas, automatizar tareas y analizar grandes cantidades de datos.
No obstante, su implementación a gran escala implica considerar los siguientes desafíos:
Entorno hostil. El espacio, lo hemos reiterado en diversas ocasiones, es un entorno extremadamente hostil, con temperaturas extremas, radiación, microgravedad y micro meteoroides, lo que plantea desafíos significativos para el diseño y operación del hardware y software.Latencia. La distancia entre los satélites y la Tierra puede causar latencia en las comunicaciones, lo que puede limitar la capacidad de respuesta de las aplicaciones en tiempo real.
Costo. El desarrollo y despliegue de infraestructura de computación en la nube en el espacio es extremadamente costoso y requiere de tiempo y del desarrollo de capacidades espaciales.
Normatividad. La falta de un marco regulatorio internacional claro para las actividades espaciales, en el contexto de desarrollo tecnológico actual y futuro, puede dificultar el desarrollo y la operación de sistemas de computación en la nube espacial.
Seguridad y ciberseguridad. La protección de los datos y sistemas contra ciberataques es una preocupación importante, especialmente en un entorno donde los sistemas son vulnerables a interferencias externas por parte de los adversarios.
La computación en la nube en el espacio además tiene profundas implicaciones para la seguridad nacional de los países por las siguientes razones: Los países que desarrollan capacidades avanzadas de computación en la nube pueden obtener una ventaja militar significativa, al permitir una mayor conciencia situacional del espacio / Space Situational Awareness (SSA) (es decir, el conocimiento, la caracterización y la práctica del seguimiento de los objetos espaciales y su entorno operativo), comunicaciones más seguras y la capacidad de controlar sistemas de armas autónomos; los sistemas de computación en la nube espacial pueden ser utilizados para recolectar inteligencia y llevar a cabo operaciones de espionaje; y la dependencia creciente de los sistemas espaciales para las comunicaciones, navegación y otros servicios críticos hace que sean vulnerables a ataques cibernéticos y físicos ante una eventual guerra espacial.
De hecho, la computación en la nube representa una frontera tecnológica con un enorme potencial para transformar la forma en que vivimos y trabajamos actualmente. Sin embargo, su desarrollo y despliegue a gran escala plantea desafíos significativos que deben abordarse para garantizar su uso responsable, pacífico y seguro.
Se requiere I+D+i para superar los principales desafíos relacionados con la implementación de centros de datos en el espacio. La falta de experiencia y conocimiento de los actores de la industria espacial con respecto a los requisitos de computación en la nube y Big Data, junto con la desconexión entre la computación en la nube y las industrias espaciales, son obstáculos significativos que limitan la adopción de esta tecnología, los centros de datos en el espacio. Además, existen desafíos de seguridad de datos y enormes requisitos de energía, junto con los costos asociados con la salida de datos y otros servicios en la nube, que pueden ser obstáculos importantes para el crecimiento del mercado de computación en la nube.
Los gobiernos y los proveedores de servicios en la nube deberán trabajar juntos con los jugadores de la industria espacial para incrementar el uso de la computación en la nube en el espacio y superar los problemas previamente mencionados. Se deberán crear alianzas estratégicas entre operadores de satélites y fabricantes de equipos espaciales para utilizar las capacidades de la nube para las operaciones y obtener información sobre misiones LEO y lunares. Se espera que las misiones LEO y científicas cislunares y lunares generen grandes cantidades de tráfico de datos en la nube después de 2028 a 2029, impulsadas por una mayor actividad comercial en el mercado LEO y sólidas iniciativas gubernamentales en el mercado lunar.
La computación en la nube ofrece una amplia gama de aplicaciones militares con el potencial de transformar las operaciones espaciales y terrestres. Algunas de las aplicaciones más destacadas incluyen:
Comunicaciones militares satelitales. La computación en la nube permite establecer redes de comunicaciones militares más resilientes y seguras, facilitando la transmisión de datos en tiempo real entre fuerzas terrestres, aéreas y navales.
Inteligencia, Vigilancia y Reconocimiento / Intelligence, Surveillance and Reconnaissance (ISR). La capacidad de procesar grandes cantidades de datos de sensores remotos en tiempo real, gracias a la computación en la nube, mejora significativamente las capacidades de ISR, permitiendo una detección más temprana de amenazas y una toma de decisiones más rápida.Guerra Electrónica. La computación en la nube facilita el desarrollo de sistemas de guerra electrónica más sofisticados, capaces de detectar, identificar y neutralizar las amenazas electrónicas del adversario.
Sistemas de Armas Autónomos. La computación en la nube proporciona la potencia de procesamiento necesaria para controlar y coordinar sistemas de armas autónomos, como drones y misiles, lo que aumenta su precisión y letalidad.
Simulaciones y entrenamiento. La computación en la nube permite realizar simulaciones de combate más realistas y complejas, mejorando la preparación de las fuerzas armadas.
El rápido desarrollo de las tecnologías espaciales, especialmente en el ámbito militar, ha generado una creciente preocupación a nivel internacional sobre la necesidad de establecer normas y estándares para la gobernanza del espacio, particularmente a la luz de la comercialización y militarización del espacio. Algunos de los principales desafíos y esfuerzos internacionales en favor de la gobernanza espacial incluyen:
Prevención de una Nueva Carrera Armamentista en el Espacio. La comunidad internacional ha expresado su preocupación por la posibilidad de una nueva carrera armamentista en el espacio, lo que podría desestabilizar la paz y seguridad internacionales y la seguridad espacial.
Uso pacífico del espacio ultraterrestre. El Tratado del Espacio Exterior (OST) es el principal instrumento legal internacional que regula las actividades espaciales, pero requiere una actualización urgente para abordar los desafíos presentes.
Ciberseguridad espacial. La creciente dependencia de los sistemas espaciales en la tecnología de la información plantea nuevos desafíos en materia de ciberseguridad, lo que exige el desarrollo de normas internacionales para proteger estos sistemas de ataques.
Responsabilidad por los daños. La asignación de responsabilidad por los daños causados por objetos espaciales es otro tema importante en la gobernanza espacial.Minería espacial. El surgimiento de la minería espacial plantea nuevos cuestionamientos sobre la propiedad de los recursos espaciales y la explotación sostenible del espacio.
Implicaciones para la Seguridad Nacional La militarización del espacio tiene profundas implicaciones para la seguridad nacional de todos los países. Algunas de las principales implicaciones incluyen:
Escalada de conflictos. La militarización del espacio podría aumentar el riesgo de conflictos armados, ya que las armas espaciales podrían utilizarse para atacar objetivos en la Tierra o en el espacio.
Desestabilización estratégica. La proliferación de armas espaciales podría desestabilizar el equilibrio de poder a nivel global.
Dependencia crítica de los sistemas espaciales. La creciente dependencia de los sistemas espaciales para las comunicaciones, navegación y otros servicios críticos hace que sean vulnerables a ataques.
La creciente actividad en el espacio cislunar, la comercialización de los mercados de órbita baja terrestre y lunar está impulsando una demanda sin precedentes por servicios de computación en la nube en el espacio. A medida que aumenta el volumen y la complejidad de los datos generados por las actividades espaciales, la computación en la nube se convertirá en una herramienta esencial para permitir nuevas aplicaciones e impulsar la innovación disruptiva.
En suma, la computación en la nube espacial está transformando rápidamente el dominio espacial, con importantes implicaciones para la seguridad nacional y para la comercialización en los mercados LEO, cislunar y lunar. Por lo que es fundamental que la comunidad internacional trabaje de manera conjunta para establecer normas y estándares claros y con visión de largo plazo para la gobernanza del espacio, a fin de garantizar su uso pacífico, responsable, equitativo y sostenible.
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