El primer doctorado industrial de GTD

Alejandro Sabán (Barcelona, 1996) es ingeniero de sistemas y software aeroespaciales en GTD y ha culminado el primer doctorado industrial de la empresa, centrado en los sistemas de seguridad de vuelo autónomos (AFSS) dentro del proyecto europeo SALTO. Su investigación, disponible en TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) y publicada en Acta Astronautica, aborda uno de los mayores retos del New Space: cómo garantizar la seguridad de vuelo en lanzadores reutilizables con alta cadencia y costes operativos reducidos.

El camino hacia un doctorado industrial

Los doctorados industriales permiten a los investigadores combinar el trabajo académico con aplicaciones del mundo real. Alejandro cuenta cómo estructuró su doctorado en GTD para beneficiar tanto a su investigación como a las operaciones de la empresa.

¿Cómo surgió la idea de hacer un doctorado industrial en GTD?

Alejandro: Durante mi trayectoria académica, la investigación me resultó realmente interesante y desarrollé un interés a largo plazo por hacer un doctorado. Empecé en GTD como becario de máster y, cuando terminé el máster, me incorporé a la plantilla. Mientras trabajaba allí, vi que la empresa podía ofrecer la oportunidad de hacer un doctorado gracias a los proyectos de I+D que lleva a cabo a través de distintos programas europeos como Horizonte Europa.

Descubrí que existía una modalidad parcial: no estás dedicado al 100 % a la tesis doctoral, sino al cincuenta por ciento, y el otro cincuenta por ciento puedes dedicarlo a otros proyectos de la empresa. El doctorado estaba vinculado al proyecto SALTO, que se convirtió en el foco de la investigación. Eso es lo que he estado haciendo. He trabajado en SALTO, pero en paralelo he estado en Andøya, en Esrange y en licitaciones.

De esta manera, GTD no perdía el control sobre mis actividades. El único que recibía financiación era el doctorando, para la matrícula y la movilidad. Ni la universidad ni la empresa recibían dinero. Es más bien un acuerdo estratégico. Quería hacer el doctorado en la empresa sin que perjudicara las operaciones, y al final esta fórmula funcionó para todos. Pude seguir contribuyendo a todos los proyectos mientras realizaba la investigación.

Investigación en la empresa, validación en la universidad

¿Cuál fue el papel de GTD en todo esto?

Alejandro: El papel de GTD fue como el de cualquier proyecto de Horizonte Europa. El proyecto se enmarca en SALTO, que es una colaboración entre empresas e instituciones. Estábamos en el paquete de trabajo 11.6. Mi labor era toda la parte de gestión técnica del proyecto: tomar todas las decisiones técnicas, la propuesta de sistema, la implementación. Para ellos es un proyecto más. Es como SAMMBA, ENVOL, como todos estos proyectos.

¿Y la universidad?

Alejandro: Principalmente, la investigación se realizó en GTD. La universidad aportaba retroalimentación a un nivel más académico, sobre cómo hacer la tesis. Y luego algunos contactos que teníamos para temas de IA, para ver qué funciones de IA podíamos integrar, pero al final no integramos ninguna por cuestiones de certificación.

Visibilidad y oportunidades: más allá de la investigación

¿Qué valor cree que aporta este proyecto a GTD?

Alejandro: Lo que ha permitido es dar visibilidad al trabajo que se está realizando e incluso captar la atención de una persona de la ESA y de un antiguo trabajador de la ESA que ahora está en TU Delft para formar parte del tribunal de la tesis. Y justo ahora, el de la ESA nos ha dicho que saldrá una convocatoria (ITT) que podría interesarnos.

Podría surgir un proyecto derivado. Ha sido una forma de dar visibilidad a lo que hacemos: «Oigan, estamos haciendo esto, trabajamos en esto».

«Cuando vas a una conferencia como el IAC, todas las grandes empresas del sector están allí. Si das visibilidad al trabajo realizado, otros actores ven lo que haces y dicen: "Ah, GTD hace esto." Que es algo que nos falta en GTD.»

Alejandro: El otro día las otras empresas nos dijeron: «En vuestra web no se ven todos los proyectos que hacéis, pero por lo que nos contáis, hacéis muchas cosas que desconocíamos, y no conocíamos vuestras capacidades en algunas cosas». Así que también es otra forma de dar a conocer el trabajo realizado en la empresa. Y las capacidades que tiene.

Las publicaciones en revistas y conferencias dan visibilidad al trabajo que haces. Es bastante importante dentro de la comunidad porque, cuando vas a una conferencia, especialmente a conferencias como el IAC, todas las grandes empresas del sector están allí. Así que, si das visibilidad al trabajo realizado, tienes la posibilidad de que otros actores vean el trabajo que haces y digan: «Vaya, tengo que hacer esto». Y entonces piensan: «Ah, GTD hace esto».

El reto técnico: ¿por qué necesitamos una seguridad de vuelo autónoma?

¿Por qué es importante este sistema para la industria?

Alejandro: Este tipo de sistema, la seguridad de vuelo, es necesario para cualquier misión. Hasta ahora es algo adicional, en lo que hay una persona en tierra vigilando y pulsando un botón.

Hasta ahora esto ha funcionado muy bien porque teníamos vehículos desechables. Teníamos necesidades que, con un operador en tierra y los sistemas de tierra de que dispones, se cubren bien.

¿Qué ocurre cuando escalas esto a una cadencia más frecuente y quieres reducir los costes operativos, que es una de las cosas que la industria demanda? Aquí empiezas a encontrar problemas: si aumentas la cadencia, entre campañas necesitas un periodo de configuración de todos los sistemas de tierra y de formación de los operadores. Aquí ya tienes un cuello de botella en los sistemas.

Después, a nivel de coste operativo, tienes un coste elevado derivado de toda la infraestructura de tierra de que dispones. Tienes radares distribuidos por todas partes. Tienes estaciones de telemetría distribuidas, y de telemando. Necesitas tener línea de visión directa con el lanzador para poder seguir la misión por razones de seguridad.

Hasta el punto de que incluso el número de órbitas que se pueden utilizar en un puerto espacial puede reducirse simplemente porque no dispones de infraestructura de tierra. Si estás en la Guayana Francesa, puedes lanzar hacia cualquier acimut, puedes lanzar en cualquier rango de órbitas, en teoría. Pero cuando empezaron las operaciones hacia el norte, tuvieron que instalar un nuevo radar. Este fue un factor limitante en su momento. Un coste de desarrollo para instalar el nuevo radar y tener más infraestructura, lo que aumentaba los costes operativos. Así que, si quieres reducir costes, tienes que intentar reducir la infraestructura, la dependencia de la infraestructura de tierra.

«Tienes radares distribuidos por todas partes, estaciones de telemetría, telemando... Todo esto aumenta los costes operativos. Si quieres reducir costes, tienes que reducir la dependencia de la infraestructura de tierra.»

Tres retos clave de los sistemas actuales:

1. Coste operativo elevado: infraestructura de tierra costosa (radares, estaciones de telemetría y telemando distribuidas)
2. Flexibilidad limitada: se necesitan nuevos radares para cubrir nuevas órbitas
3. Incompatibilidad con los reutilizables: los sistemas no pueden neutralizar varias etapas simultáneamente (una ascendente, una descendente)

Alejandro: Con los reutilizables, los sistemas actuales no se diseñaron para poder neutralizar varias etapas. Tenemos una etapa que entra hacia la Tierra, ya sea hacia el puerto espacial o hacia una plataforma flotante en el mar, como hace SpaceX, y tienes una etapa que está ascendiendo. Necesitas neutralizar cualquiera de los dos elementos en caso de que suponga un peligro para la seguridad. Así que también existe esta necesidad para las operaciones reutilizables.

De ahí la necesidad de tener un sistema autónomo que sea independiente de cualquier sistema externo: con los propios subsistemas del lanzador eres capaz de garantizar la seguridad de vuelo. De esta forma, ya no tienes infraestructura de tierra. Y aumentas la flexibilidad orbital. Coste reducido y flexibilidad.

Y si tienes dos etapas, integras uno de estos sistemas en cada una de las etapas y, en el momento en que se separan, se comportan como dos vehículos independientes. Cada sistema supervisa cada vehículo, cada etapa. Esa es la necesidad de este tipo de sistema.

La solución: una validación incremental

Alejandro: Dentro del proyecto hemos propuesto una estrategia de validación incremental. Primero validar todo en tierra, en un sistema de tierra, donde se reciben todos los datos del lanzador —principalmente lo que está a bordo del lanzador procedente de la navegación—, realizar todo el procesamiento de datos, todo el cálculo del algoritmo, y tomar la decisión que, al estar en tierra, hay que enviar al sistema de telemando.

A nivel de infraestructura no hay reducción, pero lo que te permite es automatizar todas las decisiones, eliminar la necesidad de operadores y hacer que el sistema pueda responder más rápido, ya que no tienes latencia debida a los operadores, las pantallas, etc.

«El futuro no pasa por este enfoque, pasa por embarcarlo, como ya hace SpaceX. Pero no podemos saltar directamente a hacer una versión embarcada, porque es un riesgo.»

El plan:

• Fase 1 (en tierra): validar la arquitectura, los algoritmos y la toma de decisiones automatizada en tierra → automatizar decisiones, reducir la latencia, eliminar operadores (aún sin reducción de infraestructura)
• Fase 2 (a bordo): integrar el sistema en equipos cualificados para el espacio → aumentar el TRL, eliminar la dependencia de la infraestructura de tierra

Alejandro: Primero decidimos validarlo en tierra, que es lo que propusimos en el proyecto, para que después, una vez que toda la arquitectura, los algoritmos y todo esté validado, se pueda embarcar en equipos ya cualificados para el espacio. Después, aumentar el nivel de madurez del lanzador o del equipo y poder embarcarlo directamente.

Transferencia universidad-empresa: valor bidireccional

Alejandro: Cuando haces un doctorado entre la universidad y la empresa hay una transferencia de conocimiento desde la universidad, desde toda la investigación puntera que están haciendo.

La realidad es que las universidades llevan a cabo la investigación más puntera, en gran parte respaldada por fondos europeos. Las empresas también hacen investigación importante, pero normalmente centrada en aplicaciones muy específicas dentro de su ámbito de interés. Las universidades trabajan en un espectro más amplio: «Estudiamos estos algoritmos de IA...», mientras que una empresa podría decir: «Necesitamos implementar IA para la detección de fallos».

Esto crea una oportunidad para establecer un diálogo con las universidades: «¿Qué habéis estado estudiando? ¿Qué creéis que podría servir para nuestra aplicación?». Cuando hay sinergia y colaboración entre universidad y empresa, resulta muy valioso. Por eso los doctorados industriales desempeñan un papel tan clave para salvar esta brecha.

Un modelo replicable

Este proyecto forma parte del Programa de Doctorados Industriales de Cataluña.

El modelo de Alejandro —dedicación parcial, flexibilidad para trabajar en varios proyectos— puede ser una fórmula replicable para futuros doctorados industriales en la empresa.

«Va más allá del propio demostrador que hicimos. Es una cuestión de visualización, dar a conocer lo que hace GTD. Y eso abre puertas.»

Con la tesis defendida y disponible públicamente en TDX, publicaciones internacionales y contactos clave en la ESA y TU Delft, Alejandro ha marcado un camino que otros ingenieros de GTD pueden seguir. Su trabajo sobre el AFSS no solo hace avanzar la tecnología de seguridad de vuelo: sitúa a GTD en el mapa de la investigación europea en seguridad de vuelo autónoma.