Telecomunicaciones de Emergencia

El Servicio de Búsqueda y Salvamento (SAR) en Canarias, compuesto por el 802 Escuadrón de Fuerzas Aéreas y el Centro Coordinador de Salvamento de Canarias, realizó el pasado 21 de junio de 2010 un simulacro de accidente aéreo en la isla de Fuerteventura.

La emergencia se planteó en base a un supuesto accidente de un avión comercial que volaba desde Gran Canaria a Fuerteventura y se desarrolló en la playa de Tarajalejo.

Se activaron los medios de salvamento que el Ejército del Aire dispone en las islas y se alertó a los diferentes organismos de seguridad y emergencias ubicados en Canarias. Contó con la participación de unas 400 personas y un importantísimo despliegue de aviones, helicópteros, embarcaciones y medios terrestres pertenecientes a la totalidad de organismos dedicados a labores de seguridad y emergencias en el archipiélago canario.

Activada la fase de DETRESFA (posibilidad alta de accidente), el ACC Canarias comunicó inmediatamente al RCC Canarias (Centro Coordinador del SAR) la última posición conocida de la aeronave. Poco después, y enviada por el satélite SARSAT-COSPAS a través de la Estación Espacial de Maspalomas, se recibió en el RCC el aviso de activación de baliza (señal de emergencia), confirmando la alarma y señalando con exactitud el lugar donde se ha producido el accidente.

A partir de este momento, el escenario ya queda establecido  y los hechos se suceden de forma aleatoria, como si de un hecho real se tratase. Paralelamente al escenario del siniestro y como novedad en este tipo de simulacros, el Aeropuerto de Fuerteventura puso a prueba su capacidad de reacción y atención ante la llegada de familiares de las supuestas víctimas.

Los organismos e instituciones que han participado en el simulacro son los siguientes: Cruz Roja, Dirección General de Seguridad y Emergencias de la CC.AA. de Canarias, con el CECOES 112 y Grupo de Emergencias y Seguridad (GES), Servicio de Urgencias Canario (SUC), Salvamento Marítimo, AENA, Aeropuerto de Fuerteventura, Centro de Control de Tránsito Aéreo de Canarias (ACC Canarias), Cabildo Insular de Fuerteventura, todos los Ayuntamientos de la Isla (con su Policia Local, Protección Civil y Bomberos), Policía Nacional, Guardia Civil, Protección Civil de la Delegación del Gobierno en Canarias con su Red Radio de Emergencia “REMER”, Hospital General de Fuerteventura y Centro de Salud de Gran Tarajal, la Estación Espacial de Maspalomas (SARSAT-COSPAS), la Comisión de accidentes de Aviación Civil (CIAIAC) y la Escuela Taller de Seguridad y Emergencias “Henry Dunant”

El simulacro permitió evaluar la capacidad de reacción de los medios SAR y el grado de coordinación entre instituciones en el desarrollo de las operaciones de salvamento dirigidas por el RCC Canarias.

Fuentes: Ejército del Aire,  Aviación Digital.

El volcán islandés Eyjafjallajökull entró en erupción el pasado 14/10/2010, generando una nube de ceniza volcánica que se propagó por el norte y el centro de Europa los días siguientes, provocando el caos en el tráfico aéreo de la zona.

En este post se analiza el posible impacto de la nube de ceniza volcánica en los sistemas de comunicaciones por radio. Las partículas de la nube volcánica están cargadas eléctricamente y se ubican a una altitud aproximada de 3 km, luego afectarán en mayor o menor medida a dichos sistemas.

Dependiendo de la banda, el problema puede analizarse de una forma u otra.

Para la banda de HF, interesaría aproximar la nube de ceniza por un plasma, similar a la ionosfera. La concentración de partículas cargadas no es demasiado elevada, ya que la nube es cada vez menos densa conforme avanza y se dispersa por el viento. El resultado es que las comunicaciones en HF no parecen verse afectadas, como puede comprobarse en la siguiente gráfica obtenida de la ionosonda de Chilton, en Inglaterra (51.5 N, 0.6 W).

La gráfica muestra la frecuencia de corte de la capa F2 de la ionosfera para sondeo vertical, entre los días 12/04/2010 y 20/04/2010. El volcán entró en erupción el 14/04/2010 y la nube tardó unos días en propagarse por Europa. En las medidas no se aprecia ninguna variación.

Sí pueden afectar las descargas eléctricas en la nube, similares a los rayos de toda la vida, en forma de ruido puntual en la banda de HF.

Para las bandas de VHF y superiores, creo que la mejor aproximación es la teoría del radar. La nube de ceniza volcánica puede caracterizarse por su “sección recta radar” (RCS). Cuanto mayor sea su RCS, mayor reflexión de las ondas de radio. La RCS depende del área geométrica de la nube, del diámetro y forma de sus partículas y de su reflectividad.

Cuanto más dispersa esté la nube, menor será su reflectividad, luego conforme nos alejemos del volcán su efecto será menor.

Respecto a las frecuencias afectadas, las partículas de la nube parecen tener un tamaño del orden de los milímetros, luego afectarán en mayor medida a la banda de EHF (30-300 GHz). No obstante, en puntos donde la nube sea más densa y las partículas se agrupen con tamaños cercanos al centímetro, también se vería afectada la banda de SHF (3-30 GHz).

Los efectos serían principalmente un aumento de la absorción (fading) y de la dispersión (scattering) y podrían llegar a afectar a algunos sistemas de comunicaciones por satélite. No obstante, los sistemas normalmente utilizados en comunicaciones de emergencia, como INMARSAT, Iridium y Thuraya trabajan en bandas más bajas, por lo que no se prevé ningún tipo de afectación.

En mi opinión, las bandas de VHF y UHF solamente se verían afectadas en zonas muy próximas al volcán y aún así se trata de una cuestión difícil de predecir.
Referencias:

USGS - Volcanic Ash - Effects on Communication and Mitigation Strategies

USGS - Ash Fall - A “Hard rain” of Abrasive Particles

NASA - NASA Observes Ash Plume of Icelandic Volcano

Pulse en las imágenes para verlas a tamaño completo.

COSPAS-SARSAT es un sistema de telecomunicaciones vía satélite diseñado para proporcionar alertas de desastres y datos de posicionamiento con la finalidad de ayudar en operaciones de  Búsqueda y Rescate (SAR, Search And Rescue), usando satélites y una red de estaciones terrestres que permiten la detección y localización de las señales emitida por radiobalizas de emergencia que operan en la banda comprendida entre 406,000 MHz y 406,100 MHz.

Existen estudios que indican que las posibilidades de supervivencia tras un accidente aéreo son inferiores al 10% si la operación de rescate se demora más de dos días. En cambio, la probabilidad de supervivencia está por encima del 60% si el rescate se produce antes de 8 horas. Por este motivo, conocer con exactitud dónde se ha producido el accidente es de importancia vital.

El uso operativo del sistema CORPAS-SARSAT por parte de las agencias involucradas en búsqueda y rescate  comenzó con el rescate de tres personas tras el accidente de una aeronave ligera en Canadá, en septiembre de 1982. Desde entonces, el sistema se ha utilizado en miles de operaciones SAR permitiendo el rescate de unas 24.000 personas en todo el mundo, en el 80% de los casos en accidentes marítimos, en un 12% en accidentes aéreos y en un 7% en accidentes terrestres.

El sistema fue desarrollado inicialmente a través de dos memorandos de entendimiento entre agencias de la antigua URSS, Estados Unidos, Canadá y Francia, firmados en 1979 y 1982, respectivamente. En 1988 esas cuatro naciones firmaron el Acuerdo Internacional para el Programa CORPAS-SARSAT, que aseguró la continuidad del sistema y su disponibilidad para cualquier otro país sin ningún tipo de discriminación. Actualmente, existen otros 34 países que colaboran en la gestión y operación del sistema, entre los que se encuentra España a través del Instituto Nacional de Técnica Aerospacial (INTA), dependiente del Ministerio de Defensa.

El sistema permite recibir la señal de alerta de balizas de emergencia, que pueden ser de tres tipos:

- ELT (Emergency Location Transmitters), usadas por aeronaves.

- EPIRB (Emergency Position Indicating Radio Beacons), de uso marítimo. Desde el año 1993, es obligatorio que todos los barcos de más de 300 toneladas lleven una EPIRB.

- PLB (Personal Location Beacons), de uso personal. Este tipo de baliza solamente está autorizada en algunos países.

Algunas balizas se activan automáticamente tras aun accidente, por impacto o inmersión, y otras requieren su activación manual. Las balizas transmiten ráfagas de unos 500 ms de duración cada 50 segundos, con una potencia de 5 W (+- 2 dB), optimizando de esta forma el consumo de las baterías y posibilitando la detección simultánea de hasta 90 balizas por un mismo satélite.

Actualmente, CORPAS-SARSAT solamente opera con balizas de 406 MHz. El 1 de febrero de 2009 se dejó de prestar servicio a las antiguas balizas que operaban en 121,5 MHz y 243 MHz, con menos prestaciones, siguiendo las recomendaciones de la Organización de Aviación Civil Internacional (ICAO) y de la Organización Marítima Internacional (IMO). No obstante, las balizas usadas en aeronaves y embarcaciones suelen incluir un transmisor adicional en 121,5 MHz, empleado para tareas de localización (homing) por parte de las aeronaves de socorro equipadas con radiogoniómetros.

La señal digital de 406 MHz emitida por las balizas se recibe en el segmento espacial por los satélites de la constelación COSPAS-SARSAT, que operan tanto en la órbita geoestacionaria (GEOSAR) como en órbitas de polares baja altura (LEOSAR). Los satélites retransmiten estas señales a las estaciones terrestres de procesamiento del segmento terreno (LUT, Local User Terminals), desde donde se generan los correspondientes mensajes de alerta destinados a alguno de los 26 centros de control de misión (MCC, Mission Control Centers) existentes, que finalmente ponen en marcha las operaciones de rescate contactando con los Centros de Coordinación de Rescate (RCC, Rescue Coordination Centres) adecuados. En España existe una estación LUT/MCC, ubicada en el Centro Espacial de Maspalomas, en las Islas Canarias.

Los satélites geoestacionarios GEOSAR son capaces de proporcionar una alerta inmediata gracias al gran tamaño de su huella sobre la superficie terrestre. Los GEOSAR son básicamente repetidores de 406 MHz que retransmiten la señal de la baliza a estaciones terrestres denominadas GEOLUTs. Actualmente, existen un total de 17 GEOLUTs repartidas por todo el mundo. La constelación GEOSAR está formada por satélites GOES, MSG e INSAT y su instrumental ha sido suministrado por Estados Unidos, Europa e India.

Esta capacidad se complementa con los satélites de órbita baja LEOSAR, que ayudan a cubrir  las zonas polares, pueden delimitar con mayor precisión la posición de la baliza usando técnicas de proceso Doppler y gracias a su movimiento relativo respecto a la superficie terrestre permiten captar señales de balizas que podrían quedar obstaculizadas para su recepción en los GEOSAR por culpa de la orografía del terreno. Los LEOSAR están dotados además de una memoria que permite captar y almacenar la señal de una baliza y retransmitirla hacia la siguiente estación terrestre, denominada LEOLUT en este caso, con la que tenga cobertura, empleando para ello un enlace descendente de 2,4 kbps en 1544,5 MHz. Actualmente, existen un total de 45 LEOLUTs repartidas por todo el mundo. La constelación LEOSAR está formada por dos satélites COSPAS rusos orbitando a una altitud de 1000 km y otros dos satélites norteamericanos, con instrumentos canadienses y franceses, orbitando a 850 km de altitud. Los LEOSAR  completan su órbita en unos 100 minutos, lo que supone un pase de unos 15 minutos para cualquier ubicación terrestre. Cada satélite barre un área de unos 4.000 km de anchura.

La posición de la baliza de emergencia puede determinarse de dos formas. Por un lado, las balizas desarrolladas desde 1997 disponen de GPS o tienen la posibilidad de conectarse a un GPS externo, incluyendo su propia posición en la señal emitida hacia el satélite. Esta señal se capta y se retransmite por un satélite GEOSAR, permitiendo localizar a la baliza de forma casi inmediata (menos de 10 minutos en el 99% de los casos).

En caso negativo, gracias al movimiento relativo de los satélites LEOSAR se pueden emplear técnicas de análisis del efecto Doppler respecto a la portadora de 406 MHz de la baliza para determinar su posición. La utilización de técnicas Doppler requiere datos de más de un satélite para resolver posibles ambigüedades, lo que puede causar cierto retraso en el procesamiento de la alerta, especialmente en zonas próximas al Ecuador. La probabilidad de detección de los LEOSAR en un sólo pase es superior al 98%, aumentando hasta el 100% en pases sucesivos. La precisión de la localización usando análisis Doppler es del 87% en un radio de 5 km. El tiempo total de espera para identificar y posicionar a una radiobaliza puede variar entre menos de una hora para latitudes altas hasta menos de dos horas cerca del Ecuador, con una probabilidad del 95%.

Las balizas más modernas transmiten un mensaje que incluye un campo con un patrón de sincronización, el código de país, la identificación unívoca de la baliza, su posición GPS si está disponible, un código de corrección de errores y datos suplementarios.

Todas las radiobalizas han de cumplir con las especificaciones del sistema impuestas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), además de las impuestas por los respectivos organismos reguladores de cada país, entre las que se incluye el registro obligatorio en una base de datos que permita su identificación en caso de activación.

Actualmente, existen más de 600.000 radiobalizas de 406 MHz. En el caso concreto de España, hay 815 ELTs registradas en la Dirección General de Aviación Civil y 18.255 EPIRBs en la Dirección General de la Marina Mercante (datos del año 2008),

En el futuro está previsto el despliegue de satélites de órbita media, denominados MEOSAR, que proporcionarán una huella más amplia que los LEOSAR y errores inferiores a 2 km en la determinación de la posición de las radiobalizas de emergencia. Para ello, se utilizarán satélites de otras constelaciones como GPS (dando lugar al DASS, Distress Alerting Satellite System), Galileo o Glonass. En el caso de SAR/Galileo, existirá la posibilidad de que los centros de control envíen una señal de reconocimiento de alerta de vuelta a la propia radiobaliza, de forma que las víctimas sean conscientes del inicio de las operaciones de rescate.

Fuentes: COSPAS-SARSAT,  Document C/S G.003, “La tecnología espacial al servicio del salvamento marítimo” (Emilia Melián Martínez, SPMCC COSPAS-SARSAT, 2008)