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Resumen: Diseño de una misión CUBESAT

November 27, 2016

El pasado miércoles 23 de noviembre tuvo lugar la conferencia “Diseño de una misión CUBE-SAT” impartida por el equipo mexicano ION-CUBESAT finalistas de la “4th Mission Idea Contest” en el aula audiovisual de la ESIME Ticomán, la cual fue proporcionada y nos brindo su apoyo el Departamento de Posgrado de la Unidad Académica de Esime Ticoman.

Para iniciar la conferencia, el equipo nos dio una introducción al tema de los CUBESAT. Un CUBESAT es un nanosatélite del tamaño de una unidad es decir, este mide 10cm x 10cm x 10cm. Este nanosatélite tiene la función de resolver algún problema de la tierra, cualquiera que este sea, desde una perspectiva en el espacio. En el caso del satélite diseñado por los chicos del equipo ION-CUBESAT, la misión con la que cuenta es la obtención de datos sobre la concentración de electrones en la ionósfera a través de sondas de Langmuir, para el territorio mexicano.

Ya un poco más entrados en el tema, el equipo nos explicó a grandes rasgos, lo que se debe contemplar para el diseño de una misión CUBESAT, poniendo como referencia su propia misión. Empezaron por explicar la principal característica que diferencia los CUBESAT unos de otros: el PAYLOAD. El PAYLOAD es la carga útil que lleva un CUBESAT, la cual será la encargada de cumplir las distintas misiones de sus respectivos satélites. En el caso del equipo, su PAYLOAD son las sondas de Langmuir. Desde este punto es donde se debe empezar a tomar decisiones para la construcción de un CUBE-SAT, tales como: ¿qué tanto PAYLOAD va a llevar?, ¿qué componentes deben comprarse y qué otros se pueden construir? o ¿qué tan probable es que el PAYLOAD sirva convenientemente en órbita?

 

 


Además de todas las consideraciones que hay que tener respecto al PAYLOAD, están las que hay que tienen que ver directamente con el CUBESAT. De forma física hay que tener en cuenta qué tanta masa van a tener los sistemas de nuestro CUBESAT como: el sistema de corrección de orbita, el sistema encargado de la telemetría o las celdas solares (además de la carga útil). También es de gran importancia el cálculo de qué tanta energía y potencia necesitarán todos los sistemas para su correcto funcionamiento una vez puesto en órbita, puesto que una falta de consideración o error en los cálculos en alguna condición puede desencadenar el mal funcionamiento de algún sistema, lo cual, incluso, puede causar la pérdida del satélite completo, llevando la misión al fracaso.

Los CUBESAT estarán sometidos a condiciones bastante extremas una vez en órbita en cuanto a temperatura se refiere, pasando desde el calor que generan los rayos del sol hasta las bajas temperaturas que genera la falta de ellos. Por eso mismo los satélites, sus sistemas y estructuras tienen sus respectivos análisis térmicos para comprobar que estas temperaturas que tienen que soportar los CUBESAT, no lleguen a sobrecalentar o enfriar tanto los sistemas electrónicos que tiene el satélite.

 

Los sistemas eléctricos empleados en el pequeño satélite son, diseñados y manufacturados por los mismos ingenieros encargados de la misión. También en algunos casos pueden llegar a recurrir al uso de electrónica de uso convencional. Pero la opción por la que más optan es comprarlos a empresas dedicadas a la producción de estos, como: Pumpkin Inc., Innovative Solutions In Space, GOMSpace, entre otras. La ventaja que presenta el comprar las piezas es que la empresa garantiza que sus sistemas van a funcionar una vez puestos en órbita, que son capaces de soportar una gran carga de radiación Rad-Hard, que van a ser capaces de seguir funcionando con normalidad a las temperaturas que lleguen a encontrar allà arriba, es decir que sus componentes están totalmente Space Tested. La otra ventaja de comprar componentes es que ya están certificados, regulados y normados para poder ser mandados en cualquier lanzadera, cuestión que los diseños propios no cuentan y tendrán que ser sometidos a diversas pruebas para poder ser aptos para ser lanzados a órbita.

 

Otro aspecto de importancia que no se puede pasar por alto, es el diseño y la planeación de las bases terrenas, las cuáles son las encargadas de recibir la telemetría de los satélites. Tampoco se puede olvidar el software encargado de controlar el satélite y de enviar la telemetría correspondiente. Por extraño que parezca estas dos últimas consideraciones son regularmente olvidadas y hechas hasta al final en el diseño de toda la misión, esta mala praxis que se tiene puede desembocar en el aplazamiento de la construcción del satélite por las modificaciones que puedan llegar a ser requeridas.

 

Una vez teniendo todo lo anterior sobre el papel es llevado a la manufacturación y armado del CUBESAT, la cual se tendrá que hacer 2 veces, una para el modelo de ingeniería y otra para el modelo lo vuelo. El modelo de ingeniería es la versión del nanosatélite que será puesto a diversas pruebas, todas ellas recrean los posibles incidentes y circunstancias por las que tendrá que pasar el satélite, esto se hace con el fin de corroborar que ninguno de sus componentes vaya a fallar o que puedan ocasionar un fallo con la lanzadera. Una vez que el modelo de ingeniería pasa todas las pruebas necesarias, el modelo de vuelo es armado, el cual será exactamente igual que el modelo de ingeniería con la única diferencia que este sí será llevado a orbitar nuestro planeta.

El último punto sobre el diseño de misiones CUBESAT que fue tratado por el equipo es el costo de las misiones, los cuales pueden estar en un aproximado de 350mil dólares, contando ya el gran costo de lanzamiento del satélite. Por fortuna en algunos casos se llega a conseguir que el lanzamiento sea brindado por organismos gubernamentales que permiten mandar CUBESAT’S de PAYLOAD en misiones más grandes como puestas en órbita de satélites más grandes. Otra opción es la de mandar el CUBESAT junto con suministros para la Estación Espacial Internacional, la cual también se encarga de poner en órbita a los nanosatélites.

 

Por último, el equipo nos habló de sus experiencias que tuvieron en el “7th Nanosatellite Symposium” que tuvo lugar en Bulgaria. El equipo participo en diversas mesas de diálogo en las que prometió que para 2020 México tendría un CUBESAT orbitando la tierra. También asistió a diversos simposios impartidos por eminencias en diseño de nanosatélistes de diversas partes del mundo. Asimismo, vio las misiones de los competidores en las que había muchas ideas descabelladas pero que no carecían de realismo, como una constelación de varios CUBESAT’S los cuales tendrían como misión el recolectar basura espacial y sacarla de órbita terrestre, otra misión, nos comentaron, era la de cazar piratas que se dedican a la trata de personas, y otra más consistía en poner trackers a los animales para desde el espacio analizar las rutas que toman cuando hay desastres naturales en tiempo real.

Para finalizar, el equipo nos animó a diseñar nuestra propia misión CUBESAT, exhortándonos, también, a defender nuestras ideas, sin importar qué tan descabelladas pudieran sonar; si estas tienen el objetivo de resolver algún problema en la tierra y el potencial de hacerlo desde el espacio, siempre valdrá la pena desarrollarlas.

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