El sistema GLONASS: evolución y actualidad

Un poco de historia

El sistema de posicionamiento GLONASS (Global Navigation Satellite System) desarrollado por la ex Unión Soviética, tuvo un despliegue temporal paralelo a su similar Estadounidense GPS, siendo su primer satélite lanzado en octubre de 1982, en tanto que la constelación fue completada con 24 satélites en el año 1995. En los años siguientes, el país no pudo sostener el financiamiento de todos sus programas espaciales por la crisis económica imperante, hecho que afecto a GLONASS hasta el punto que por el año 2002, la desinversión en el sistema ocasionó que solo quedaran operativos 7 satélites.

Luego de la desintegración de la URSS, la Federación Rusa tomó el control sobre la constelación y decidió continuar con su desarrollo. A tal fin, en el año 2001 por una decisión del gobierno fue lanzado un programa específico para GLONASS que contó con un presupuesto de 420 millones de dólares, destinados a la restauración completa de la constelación. El programa fue dividido en 3 fases, proponiendo la primera la restauración de 18 satélites e introduciendo un vehículo espacial mejorado con más vida útil (de una inicial de 3 años en la primera generación de satélites se paso a 7 años en los de segunda generación) denominado GLONASS-M. En tanto que la segunda etapa (2006-2011), planificó llevar el sistema a un estado completamente operativo con 24 satélites e introdujo otra mejora en los satélites llamados GLONASS-K, siendo más pequeños y más precisos. 

Satélite GLONASS-K en la Expo CeBIT 2011, Hannover, Alemania. Fuente: http://commons.wikimedia.org/

El estado de la constelación al 12/09/2013, basado en análisis de almanaques y mensajes de navegación, es de un total de 29 vehículos, de los cuales 24 satélites están operativos, 3 son de repuesto, uno se encuentra en mantenimiento y otro en fase de pruebas (Federal Space Agency, 2013).

Características principales

A continuación, incluimos una tabla resumen de los principales parámetros y características de GLONASS:

Número de planos orbitales	3
Altitud orbital	19.100 km.
Período orbital	11 hs. 15 min.
Inclinación de la órbita	64.8°
Marco de referencia	PZ90 (PZ-90.02  » ITRF 2000 )
Sistema de tiempo	UTC Tiempo de Moscú
División de la señal	Frecuencia
Frecuencia banda L1	1602 – 1615 Mhz
Frecuencia banda L2	1246 – 1256 Mhz
Códigos	Igual para cada satélite

 

Constelación GLONASS. Fuente: Roscosmos (Agencia Espacial Rusa) en Inside GNSS (2013).

Cabe señalar que la principal diferencia entre GPS y GLONASS radica en la forma en que pueden distinguirse las señales provenientes de los satélites. GPS utiliza el formato denominado CDMA (Code Division Multiple Access) que emplea diferentes códigos en las señales para permitir a los usuarios determinar de qué satélite provienen, en tanto que GLONASS emplea el formato FDMA (Frecuency Division Multiple Access) por el cual los satélites transmiten radio frecuencias ligeramente distintas para el mismo fin.

De conformidad al plan de modernización de GLONASS, la información de efemérides implementada en el marco de referencia PZ-90.02 fue actualizada en todos los satélites el 20-09-2007. Desde esa fecha, las efemérides transmitidas están referidas al ITRF 2000. El PZ-90.02 es una versión actualizada del original PZ-90 (Navipedia, 2013). Información complementaria sobre este sistema geodésico se encuentra disponible aquí.

Actualidad

El pasado 2 de julio el programa sufrió un fuerte revés, al explotar el cohete Proton-M a poco de su lanzamiento desde la base de Baikonur, Kazajstán, que transportaba tres satélites GLONASS (El Mundo.es, 2013). No obstante, Roscosmos anunció que va a lanzar dos nuevos satélites durante este año para compensar las pérdidas. El primero está previsto lanzarlo durante el mes en curso, en tanto que el segundo para octubre, aunque esta vez ambos satélites serán lanzados a bordo de cohetes Soyuz, que han probado ser más confiables que los Proton (Rianovosti, 2013).

Respecto al segmento de control y monitoreo de GLONASS está previsto una extensión del mismo a escala global. Actualmente, las estaciones están desplegadas dentro del territorio Ruso, aunque la Agencia Espacial de dicho país ya está realizando gestiones para establecer estaciones de monitoreo por todo el mundo a fin de mejorar la integridad y exactitud del sistema. Un primer paso ya fue dado, instalando una primera estación en la capital de Brasil el pasado mes de febrero, en tanto que está planificado ubicar este tipo de instrumentos en más de 30 países y se encuentran en preparación acuerdos con los gobiernos de España, Indonesia y Australia (Pravda.ru, 2013).

Usuarios

El uso de receptores multi-constelación ofrece ventajas significativas, dado que la posibilidad de observar una mayor cantidad de satélites posibilita mayores exactitudes en tiempos más reducidos, y una gran productividad en ambientes dónde existen muchos obstáculos (árboles, edificios, etc.) que limitan la recepción de señales, como en el caso de las áreas urbanas.

Ventajas del uso de GPS + GLONASS en áreas urbanas. Fuente: http://www.glonass.it/eng/glonass-advantages.aspx 

En cuanto al posicionamiento autónomo las mejoras en la exactitud han sido notables, pasando de los 35 metros (RMS) en el año 2002 a los 5.6 metros (RMS) actuales. Pero eso no es todo, los planes a futuro de GLONASS tienen previsto nuevas mejoras en el servicio, que ascienden a 1.4 metros para el año 2015 y 0.6 metros para el 2020 (Inside GNSS, 2013).   

Resulta indudable que los esfuerzos de Rusia por mantener y desarrollar GLONASS están enfocados a garantizar la competitividad del sistema, no solo frente a las crecientes demandas de los usuarios, sino además por la presencia de un fuerte competidor como el GPS, a lo cual hay que sumar  los nuevos actores en la arena del posicionamiento por satélites como GALILEO (Unión Europea) y COMPASS (China).

Fuentes y referencias:

Federal Space Agency (2013). GLONASS Official Website,  http://glonass-iac.ru/en/index.php

Inside GNSS (2013).  Roscosmos Outlines Plans for GLONASS Program through 2020, http://www.insidegnss.com/node/3353

El Mundo.es (2013). Estalla en el aire un cohete ruso que transportaba tres satélites GLONASS, http://www.elmundo.es/elmundo/2013/07/02/ciencia/1372747290.html

Navipedia (2013). Reference Frame in GNSS, http://www.navipedia.net/index.php/Reference_Frames_in_GNSS

Pravda.ru (2013). First GLONASS station outside Russia to be launched in Brazil, http://english.pravda.ru/news/science/19-02-2013/123837-glonass_brazil-0/

Rianovosti (2013). Russia to launch 2 Glonass Satellites After Proton Disaster, http://en.rian.ru/russia/20130709/182133073.html

Vdovin, V. (2012). Global Geocentric Coordinate System of the Russian Federation, http://www.oosa.unvienna.org/pdf/icg/2012/template/PZ90-02_v2.pdf

Wikipedia (2013). History of GLONASS, http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_GLONASS