- Las computadoras espaciales priorizan fiabilidad y resistencia a la radiación frente a potencia bruta, con hardware sencillo y sistemas operativos en tiempo real.
- Misiones históricas como Apolo, Voyager o Hubble funcionaron (y muchas aún lo hacen) con recursos muy limitados, apoyadas en replicación en tierra y parches remotos.
- La ISS combina ordenadores de a bordo, portátiles Linux, robots con ROS y estrictas políticas de seguridad, mientras la NASA se apoya en supercomputadores como Aitken en la Tierra.
- La nueva ola de computación orbital, con constelaciones como la de Kepler y proyectos de centros de datos en órbita, apunta a procesar datos directamente en el espacio.
Cuando pensamos en computadoras en el espacio, lo habitual es imaginar naves de ciencia ficción llenas de pantallas holográficas, IA casi mágica y superordenadores imposibles. La realidad, sin embargo, es bastante distinta: la informática espacial es mucho más sobria, conservadora y, sobre todo, está obsesionada con una idea clave: que nada falle cuando estás a cientos de miles de kilómetros de casa.
Hoy, aprovechando el Día Internacional de los Vuelos Tripulados al Espacio, vamos a hacer un recorrido por toda la tecnología informática que se usa ahí arriba: desde los cerebros de las misiones Apolo o las sondas Voyager hasta los clústeres modernos de satélites con GPU, pasando por los portátiles de la Estación Espacial Internacional, los supercomputadores de la NASA en tierra, los chips endurecidos contra radiación y hasta las políticas de móviles y portátiles personales dentro de la agencia. Nada de mitos: aquí toca ver cómo es de verdad la informática que sostiene la exploración espacial.
Cómo son las computadoras que vuelan al espacio y por qué son tan distintas
Al abrir una unidad de control de una nave espacial moderna, lo primero que sorprende es lo poco espectacular que parece. Lejos de las torres RGB y los portátiles ultrafinos, lo que te encuentras es una caja metálica robusta, pesada, con conectores industriales de colores y, muchas veces, sin pantalla, sin USB y ni siquiera teclado integrado. No es que a las agencias espaciales les falte presupuesto, es que el diseño está llevado al extremo de la fiabilidad.
Estas unidades están pensadas como bloques modulares: cada procesador, módulo de memoria o sistema de entrada/salida puede extraerse y sustituirse de forma relativamente sencilla. Esa filosofía permite que los equipos se mantengan en órbita durante años, asumiendo que la radiación espacial terminará dañando componentes y que habrá que cambiarlos con cierta frecuencia, en ocasiones mediante paseos espaciales en el exterior de estructuras como la Estación Espacial Internacional (ISS).
La ISS alberga una cantidad notable de ordenadores, algunos montados en el interior de los módulos habitables y otros fijados en el exterior, expuestos al vacío. Cada año pueden llegar a sustituirse en torno a una veintena de equipos que sufren degradación por radiación o fallos de hardware. De nuevo, la estética importa poco; lo esencial es que la electrónica sobreviva en un entorno que castiga cualquier componente mal diseñado.
Otro aspecto poco intuitivo es que, a pesar de la complejidad global de una nave, el sistema de control que la gobierna es mucho más simple de lo que uno pensaría. Los módulos de cómputo en vuelo realizan un conjunto muy limitado de operaciones, precisamente para maximizar la estabilidad y evitar fallos inesperados. Cuanto menos hace un módulo, menos cosas pueden romperse en el peor momento.
El software sigue la misma filosofía. En lugar de usar sistemas operativos generalistas como Windows, las naves suelen montar sistemas operativos en tiempo real (RTOS), diseñados para responder de forma determinista y sin “pensárselo” como podría hacer un sistema de escritorio al gestionar memoria, gráficos o multitarea compleja. Nada de animaciones ni florituras: todo el código está optimizado para consumir la mínima RAM y la mínima carga de CPU necesarias para las tareas críticas.
Rendimiento en el espacio: por qué usan procesadores tan antiguos
Resulta chocante descubrir que muchos sistemas de la Estación Espacial Internacional siguen utilizando hardware equivalente a procesadores Intel 80386SX, populares en los PC domésticos de hace varias décadas. Si los comparas con un procesador actual, su potencia es ridícula, pero para las tareas espaciales más críticas no hace falta renderizar gráficos 3D ni ejecutar videojuegos; se trata sobre todo de cálculo numérico, control de actuadores y gestión de sensores.
La razón de este “atraso” tecnológico es doble. Para empezar, desarrollar y certificar un ordenador espacial puede llevar décadas. Se define la misión, se concretan los requisitos, se seleccionan tecnologías comprobadas y se someten a pruebas exhaustivas de vibración, temperatura, radiación y fallos. Cuando por fin la nave despega, la electrónica que lleva a bordo suele estar tecnológicamente desfasada respecto al mercado de consumo.
Además, los procesadores “viejos” tienen una ventaja clave en el espacio: consumen mucha menos energía eléctrica. En órbita y en misiones interplanetarias cada vatio cuenta, y optar por arquitecturas sencillas reduce la demanda de potencia y la complejidad de los sistemas de alimentación y refrigeración. Un diseño simple, probado y eficiente suele ser mejor apuesta que el último chip de gama alta.
La historia de la exploración espacial está llena de ejemplos que, vistos desde hoy, impresionan por lo modestos que eran. El famoso Apollo Guidance Computer (AGC), cerebro de las misiones Apolo que llevaron al ser humano a la Luna, tenía unos 2 KB de memoria RAM y unos 36 KB de memoria ROM, funcionando aproximadamente a 2 MHz. Es decir, una humilde máquina de los años 80 en casa tenia una capacidad de procesamiento mayor que el ordenador que guiaba al módulo lunar.
Las sondas Voyager 1 y 2, lanzadas en los años 70 y que todavía siguen enviando datos desde las regiones más lejanas del Sistema Solar, montan varios ordenadores de a bordo diseñados específicamente para la misión, entre ellos sistemas similares al Viking CCS con apenas decenas de kilobytes de RAM. En tierra, la comunicación con las Voyager se sigue gestionando con hardware extremadamente veterano, como un IBM 360/75 con unos 256 KB de memoria y frecuencias del orden de varios MHz. Puede sonar a chiste viendo los equipos actuales, pero ese ecosistema ha demostrado una robustez que ya querrían muchas arquitecturas modernas.
El papel del software: parches, simulaciones y ordenadores gemelos
Ni el hardware más probado está libre de errores, y el software espacial tampoco es perfecto. El problema es que cuando un bug se manifiesta a millones de kilómetros de distancia, no puedes acercarte con un destornillador. La estrategia que utilizan agencias como la NASA consiste en mantener una réplica completa en la Tierra de los sistemas de vuelo, para reproducir y entender los fallos.
Un caso paradigmático es el de Voyager 2. Décadas después de su lanzamiento, la sonda comenzó a enviar datos corruptos, poco más que ruido aleatorio. Los ingenieros recurrieron a la “gemela” de la computadora de a bordo, mantenida en el laboratorio. Ejecutando el mismo software en condiciones controladas, descubrieron que el origen del problema estaba en un sector de memoria dañado.
La solución pasó por crear y probar en la réplica un parche de software que evitase esa zona defectuosa y reconfigurase la gestión de memoria. Tras verificar que funcionaba, enviaron el parche a la sonda mediante comandos de radio. Una vez aplicado, la Voyager volvió a transmitir datos científicos coherentes y se estima que podrá seguir en funcionamiento muchos años más, hasta que la potencia disponible y la sensibilidad de las antenas lo permitan.
Algo parecido ha ocurrido con otros vehículos, como el rover marciano Spirit, que también ha recibido actualizaciones y correcciones de software remotas. La filosofía es la misma que en nuestros ordenadores personales con sus continuas actualizaciones, pero llevada al extremo: cada cambio se prueba durante semanas o meses en entornos de simulación exhaustivos para minimizar riesgos.
La gestión de la información también exige medidas extremas. En una misión espacial, la pérdida de datos científicos puede equivaler a tirar a la basura años de trabajo y enormes inversiones. Por eso, los sistemas de almacenamiento suelen incorporar varias capas de redundancia: diferentes tipos de memoria funcionando en paralelo (por ejemplo, memoria flash combinada con cintas magnéticas endurecidas) y mecanismos de copias de seguridad automatizadas.
Si lo piensas, la idea no es tan distinta a cómo guardas tus fotos o tu música en discos externos y la nube, solo que aquí cada bit puede representar información irrepetible sobre otro planeta o los confines del universo. La prioridad absoluta es que nada se pierda, incluso cuando el entorno bombardea continuamente los medios de almacenamiento con radiación ionizante que degrada las celdas de memoria.
La Estación Espacial Internacional y los portátiles de los astronautas
En la ISS no solo hay ordenadores “de a bordo” incrustados en los sistemas de soporte vital y navegación; también hay un buen puñado de ordenadores portátiles de uso general para la tripulación. Durante mucho tiempo predominaban modelos Lenovo ThinkPad, como los A31P o los T61P, y más tarde otros equipos similares. Estos portátiles se usaban inicialmente con Windows, pero con el tiempo se produjo una migración importante hacia Linux.
En 2013 la NASA decidió que varias funciones críticas que antes corrían en Windows pasaran a ejecutarse en Debian 6 “Squeeze”. La razón oficial fue muy clara: necesitaban un sistema estable, confiable y totalmente bajo su control, que pudieran parchear, ajustar y adaptar sin depender de terceros. Algunos astronautas y equipos científicos ya venían trabajando desde antes con distribuciones como Scientific Linux, una distro derivada de Red Hat Enterprise Linux y muy extendida en entornos científicos como el CERN.
Scientific Linux acabó siendo sustituida en muchos casos por CERN CentOS y otras distribuciones, pero su papel fue clave en esa transición a un entorno libre y altamente configurable. A bordo de la ISS, estos portátiles Linux se conectan a los diferentes sistemas mediante buses específicos y redes internas para tareas de monitorización, control de experimentos y comunicaciones.
En paralelo, cada miembro de la tripulación suele disponer de una estación de trabajo portátil de uso más personal, que puede conectarse a sistemas internos seguros y, en ocasiones, a la red para navegar por internet, enviar correos o hablar con sus familias. Eso sí, con una separación muy clara: los equipos dedicados a ocio y comunicación no se mezclan con los sistemas que controlan nada que pueda comprometer la seguridad de la estación.
El episodio del malware “Gammima” ilustra por qué esta separación es fundamental. En 2007 se detectó ese software malicioso en un portátil de un astronauta en la ISS. Afortunadamente, el equipo infectado no estaba vinculado a sistemas críticos, pero el incidente sirvió de toque de atención. A partir de entonces la NASA reforzó las medidas de seguridad, incluyendo la consideración sistemática de antivirus y controles más estrictos en la cadena de carga de software hacia órbita.
Robots espaciales y ROS: la informática que da vida a los ayudantes de los astronautas
La exploración espacial actual no se entiende sin robots. Uno de los ejemplos más llamativos es Robonaut 2 (R2), un robot humanoide desarrollado por la NASA en colaboración con General Motors. R2 fue diseñado para compartir tareas con los astronautas, desde trabajos simples hasta actividades que puedan suponer un riesgo en el exterior de la estación.
Robonaut 2 funciona sobre el framework ROS (Robot Operating System), un entorno de software de código abierto pensado para facilitar el desarrollo de aplicaciones de robótica e inteligencia artificial. ROS no es un sistema operativo tradicional, sino un conjunto de bibliotecas, herramientas y un middleware que permite que múltiples nodos de software se comuniquen entre sí de manera flexible y estandarizada.
La arquitectura de ROS se basa en la idea de un nodo maestro que actúa como registro central, y varios nodos “esclavos” ejecutándose en distintos ordenadores o controladores, repartiendo tareas de sensores, control de motores, procesamiento de visión o planificación. La comunicación se realiza sobre protocolos habituales como TCP/IP o HTTP, con un sistema de tópicos y servicios que facilita la integración de nuevos módulos.
La gran ventaja de ROS es su comunidad. Hay una cantidad enorme de desarrolladores contribuyendo paquetes, controladores y módulos de IA, lo que permite reutilizar soluciones para problemas comunes en nuevos robots, tanto en la Tierra como en el espacio. De hecho, la NASA ha utilizado y sigue utilizando ROS como base para diversos prototipos y plataformas de prueba.
Otro proyecto dentro de esta línea es Astrobee, un robot autónomo de forma cúbica diseñado para flotar en la ISS y asistir a los astronautas en tareas rutinarias o de inspección. Al igual que R2, depende de una combinación de hardware robusto y software modular que puede ser actualizado desde tierra para incorporar nuevas funciones a lo largo de su vida útil.
Satélites, rovers y los chips “endurecidos” contra radiación
Si pensabas que los satélites modernos o los rovers de Marte llevan procesadores tipo Intel Core o AMD Ryzen, toca cambiar el chip. En misiones espaciales se utilizan CPU muy sencillas en comparación con las de consumo, pero diseñadas para sobrevivir a condiciones extremas. Entre los ejemplos clásicos están procesadores como el Zilog Z80 en algunos sistemas antiguos o el BAE RAD750 en muchas misiones modernas.
El RAD750 es un PowerPC 750 adaptado y endurecido contra radiación (denominado “radiation hardened” o RD). Estos chips pueden soportar dosis de radiación ionizante que freirían en segundos a cualquier procesador de sobremesa, y además están preparados para trabajar en rangos de temperatura muy amplios, con tolerancias extremas frente a descargas electrostáticas, partículas de alta energía y otros factores ambientales hostiles.
Los sistemas operativos a bordo de estos satélites y rovers varían: algunos usan distribuciones Linux especializadas, otros se basan en RTOS propietarios o soluciones de desarrollo interno hechas a medida de cada misión. La prioridad no suele ser la compatibilidad con el ecosistema de software de consumo, sino la predictibilidad, la facilidad de verificación formal y la capacidad de funcionar con recursos muy limitados.
El proceso de “endurecer” un chip frente a la radiación no se limita a elegir una arquitectura antigua. Se trabaja tanto a nivel de diseño de silicio como de empaquetado y protección física. Se puede recurrir a encapsulados al vacío, sellando el chip con resinas epoxi específicas, o a encapsulados en vidrio capaces de resistir niveles muy altos de radiación, muy usados en aplicaciones militares y espaciales.
Otra técnica es la metalización, aplicando una fina capa metálica que ayuda a blindar la electrónica interna frente a partículas cargadas. Además, se diseñan los circuitos pensando en incorporar masa térmica adicional o resistencia térmica en el encapsulado, de forma que el chip soporte temperaturas muy superiores a las de un procesador convencional sin sufrir daños irreversibles.
Más allá de la protección física, se aplican estrategias de tolerancia a fallos a nivel lógico: memorias con corrección de errores (ECC), mecanismos de paridad, triplicación modular (triple modular redundancy) y software a prueba de fallos que detecta y corrige estados inconsistentes. Todo eso hace que un “cuelgue” por una partícula cósmica no implique perder la misión.
Centros de datos y supercomputación de la NASA en la Tierra
No todas las computadoras espaciales están en el espacio. Una parte fundamental del trabajo se hace en la Tierra, en centros de datos como el que aloja el supercomputador Aitken en el Ames Research Center de la NASA. Aitken forma parte de una infraestructura modular de supercomputación (MSF) ubicada en un recinto de más de 4.000 m² y preparada para crecer con nuevos módulos de cómputo y almacenamiento.
En su configuración inicial, Aitken se apoyaba en procesadores Intel Xeon Gold “Cascade Lake”, pero posteriormente se amplió con 16 racks basados en AMD EPYC “Rome” para incrementar la potencia de cálculo destinada a simulaciones científicas, diseño de misiones, dinámica de fluidos, modelado climático y un largo etcétera.
En números, hablamos de más de 300.000 núcleos de CPU, más de un petabyte de memoria principal instalada y una capacidad teórica de unos 13 petaflops de cómputo, con alrededor de 9 petaflops efectivos en el benchmark LINPACK. Esto sitúa a Aitken entre los superordenadores más potentes del mundo según la lista TOP500, aunque su verdadero valor está en las simulaciones concretas que hace para la NASA.
El sistema se apoya en SUSE Linux Enterprise Server como sistema operativo, con planificador de colas Altair PBS Professional para gestionar las tareas, compiladores Intel y GCC, y lenguajes como C++ y Fortran para los códigos científicos. La interconexión corre a cargo de redes InfiniBand de alta velocidad y redes Ethernet Gigabit para servicios auxiliares.
Mientras tanto, el personal de la NASA utiliza estaciones de trabajo bastante parecidas a las que podrías tener en una oficina avanzada: portátiles Lenovo ThinkPad de varias generaciones, equipos HP ZBook y otras máquinas similares. En general, corren Windows 10 u 11 para la mayoría de tareas de oficina, análisis de datos, herramientas de ingeniería y acceso a los supercomputadores como clientes.
Macs, BYOD y móviles: la informática cotidiana dentro de la NASA
Aunque el ecosistema x86 con Windows y Linux domina, Apple también ha tenido un papel considerable dentro de la NASA. Desde los años 90, especialmente después del famoso fallo de división en coma flotante de los primeros Intel Pentium, muchos equipos internos apostaron por Macs basados en PowerPC como alternativa fiable para cierto tipo de trabajos.
En proyectos como el rover Curiosity de Marte, se han visto ingenieros del Jet Propulsion Laboratory trabajando con MacBooks, ejecutando entornos de desarrollo como Xcode, navegadores como Firefox o Chrome y software de procesamiento de imágenes RAW como Aperture. En muchos casos se utilizaba virtualización, mediante herramientas tipo Parallels Desktop, para correr otros sistemas operativos dentro de macOS.
El salto reciente a Apple Silicon también ha planteado dolores de cabeza, ya que parte del software interno y las cadenas de herramientas estaban pensadas para arquitecturas anteriores (PowerPC primero, x86 después). Adaptar ese ecosistema no es trivial, y algunos ingenieros han tenido que pelear con problemas de compatibilidad y recompilación de herramientas críticas.
Más allá del hardware corporativo, la NASA ha desarrollado políticas claras de BYOD (Bring Your Own Device), permitiendo que determinados empleados utilicen sus propios portátiles, tablets o smartphones para trabajar. La idea es ganar flexibilidad, comodidad y reducir costes, pero siempre con estrictas medidas de seguridad: cifrado obligatorio, software de gestión de dispositivos, segmentación de redes y acceso limitado a recursos sensibles.
En el terreno de los móviles, la agencia mantiene un control muy fuerte sobre qué dispositivos se pueden usar, algo similar a lo que ocurre con el presidente de Estados Unidos y su smartphone. Procesan una cantidad masiva de información sensible, así que nada de improvisar con cualquier modelo. Históricamente se han visto muchos iPhone en manos de personal de la NASA, aunque eso no significa que sean los únicos permitidos.
Como curiosidad, el Google Nexus One con Android fue el primer smartphone que viajó al espacio, marcando el inicio del uso de móviles de consumo como plataformas de prueba para sensores, comunicaciones y aplicaciones experimentales en órbita.
Centros de datos en órbita y computación en el borde del espacio
Durante años, la idea de montar centros de datos en el espacio sonaba a ciencia ficción o a proyecto “para dentro de 20 años”. Sin embargo, la cosa ha empezado a ponerse seria. Una de las iniciativas más llamativas es la de Kepler Communications, que ha desplegado el que hoy se considera el mayor clúster de computación operativo en órbita.
Kepler no ha lanzado un gigantesco edificio orbital, sino una constelación de 10 satélites que en conjunto agrupan unas 40 GPU Nvidia Orin orientadas a Edge Computing, interconectadas mediante enlaces láser. Estos satélites actúan como una red distribuida capaz de procesar datos casi en tiempo real en el propio espacio, sin necesidad de enviarlo todo a la Tierra.
Es importante distinguir este modelo distribuido de un “data center en órbita” al estilo de los grandes centros de la Tierra. Kepler se define sobre todo como infraestructura de comunicaciones y procesamiento para aplicaciones espaciales, un tejido intermedio que permite que otros activos en órbita intercambien y procesen datos con mucha menor latencia.
La utilidad inmediata es clara: no siempre tiene sentido enviar absolutamente todos los datos a la Tierra para procesarlos allí. Con sensores cada vez más potentes, la cantidad de información generada es gigantesca. Procesar en el borde, en órbita, permite filtrar, comprimir, tomar decisiones rápidas y solo enviar lo relevante, ahorrando ancho de banda y mejorando tiempos de respuesta.
En esta infraestructura entra en juego Sophia Space, una startup que quiere desplegar su propio sistema operativo propietario en uno de los satélites de Kepler, configurándolo para trabajar sobre seis GPU repartidas en dos naves distintas. En un centro de datos terrestre sería una operación de rutina, pero en órbita sería la primera vez que se hace algo así, y sirve como ensayo general de cara al lanzamiento de hardware propio previsto para 2027.
Sophia está desarrollando ordenadores espaciales con refrigeración pasiva, atacando uno de los grandes problemas de los centros de datos orbitales: disipar calor en el vacío, donde no hay aire que se lleve la energía térmica. A la vez, otras compañías mueven ficha: SpaceX planea enjambres de satélites enfocados a IA, Google experimenta con chips alimentados exclusivamente con energía solar en órbita, Blue Origin ha anunciado constelaciones de miles de satélites y actores como Starcloud o Aetherflux trabajan en nodos de computación espacial con GPU de gama alta como la Nvidia H100.
Todo esto indica que la computación orbital está pasando de la diapositiva de presentación al hardware real. Es todavía una fase temprana y hay muchos retos por resolver (energía, refrigeración, estandarización de software, seguridad), pero el camino ya se ha abierto.
Después de repasar desde los modestos 2 KB del AGC hasta las GPU en constelaciones satelitales, se entiende mejor por qué la informática del espacio parece vivir en dos tiempos a la vez: en los sistemas críticos se mira hacia el pasado, buscando tecnologías simples y probadas que puedan sobrevivir a la radiación y al vacío, mientras que en el entorno de soporte en tierra y en nuevas arquitecturas distribuidas se empujan los límites de la supercomputación y el edge computing. Esa mezcla de prudencia extrema y experimentación puntera es, en el fondo, lo que permite que sigamos lanzando naves, rovers y sondas que funcionan durante décadas lejos de la Tierra.
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