En el último año, el Laboratorio Nacional de Observación de la Tierra, que forma parte del Instituto de Geografía de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) obtuvo tres títulos de patente, otorgados por el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI), por el desarrollo de tecnología original para el posicionamiento y operación de nanosatélites.
El investigador del Instituto, Jorge Prado Molina, explicó que, junto con su equipo de estudiantes, han desarrollado tecnología de bajo costo para simular movimientos en tres ejes de los nanosatélites en el espacio, así como para estabilizarlos cuando ya están en órbita.
Prado Molina sostiene que los nanosatélites representan un nicho de oportunidad para que países emergentes, como México, alcancen el espacio; sin embargo, “no lo estamos aprovechando”.
CAMPO EMERGENTE
Los nanosatélites son artefactos con equipo electrónico que pesan menos de 10 kilogramos y son lanzados al espacio para ser colocados en órbitas de entre 400 y 650 kilómetros de altura. Tiene diferentes funciones, de acuerdo con los instrumentos que transporten, como antenas, cámaras o tarjetas electrónicas. La característica más importante es que la mayoría de ellos logra establecer conexión con alguna base en la superficie terrestre para enviar datos. Su tiempo de vida es corto, de alrededor de un año, pero se les considera un campo emergente para aplicaciones novedosas de la industria aeroespacial.
Jorge Prado Molina, en conjunto con los alumnos de la Facultad de Ingeniería Humberto Hernández Arias, Juan Alejandro Reyes González, Jorge Prado Morales y Julio César Balanzá Ramagnoli, así como el profesor retirado de la Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla, Domingo Vera Mendoza, han logrado invenciones relacionadas con las técnicas y principios utilizados en la industria aeroespacial para el diseño y manufactura de satélites empleados para la investigación y usos comerciales.
Crearon un simulador satelital para nanosatélites con movimiento irrestricto en tres ejes; otro sistema cuyo objetivo es determinar el centro de masa de esos artefactos y uno más de elementos móviles para reajustar, en órbita, el centro de masa de estos equipos.
El doctorante Jorge Prado Morales explicó que actualmente existe un estándar de nanosatélites denominado Cubesat que permite construirlos de manera más rápida, ya que algunos componentes, inclusive subsistemas, se pueden intercambiar entre distintos fabricantes.
Al inicio esos pequeños satélites se usaban para el entrenamiento de los estudiantes, quienes no pueden participar en las grandes misiones satelitales de miles de millones de dólares, y hoy, gracias a la miniaturización de los componentes y la reducción en sus costos de producción, han adquirido mayor complejidad y pueden realizar diversas misiones, a menor costo.
Ahora existe aumento en la proporción de los artículos científicos vinculados al área espacial que relacionan nanosatélites, con respecto a las grandes misiones. “Al permitir la experimentación de conceptos, los nanosatélites representan, para las empresas e instituciones educativas, una plataforma para los desarrollos científicos y tecnológicos”.
Los satélites, sin importar su tamaño, deben pasar pruebas rigurosas de calificación para ser aceptados a bordo del cohete lanzador que los colocará en órbita, y tener la certeza razonable de que funcionarán una vez que se encuentren en las condiciones extremas del ambiente espacial.
El simulador satelital con movimiento irrestricto en tres ejes está directamente ligado a las pruebas de funcionamiento en Tierra, a fin de asegurar que los componentes del sistema de control de orientación, como sensores, actuadores y computadora de abordo, están correctamente conectados y que los algoritmos funcionan de manera adecuada.
Desde el punto de vista de los sistemas dinámicos, la falta de fricción es la característica más importante que debe ser reproducida en el laboratorio. Las pruebas de control y orientación necesitan de un simulador para verificar el adecuado funcionamiento, así como el desempeño de todos los componentes de este importante subsistema.
El aparato en forma de esfera, patentado por el equipo universitario, permite introducir el nanosatélite completo logrando un movimiento irrestricto en tres ejes, es decir, facilita que flote y gire en un medio sin fricción en 360 grados, a diferencia de otros simuladores donde el giro se ve limitado a determinado ángulo. “Con el dispositivo podemos simular que el satélite está en el espacio y comprobar el correcto funcionamiento del sistema de determinación y control de orientación”.
AYUDAN A CONOCER EL CENTRO DE MASA DE LOS NANOSATÉLITES
El equipo de la UNAM patentó un sistema que determina el centro de masa de nanosatélites, fundamental de conocer al momento del lanzamiento para balancear el cohete y para mejorar el desempeño del sistema de control de orientación en órbita. El académico señaló la complicación de determinar ese parámetro: “Dentro del satélite se tienen cables, conectores y diferentes elementos con geometría y distribución de masa irregular, los cuales dificultan la obtención del centro de masa de manera analítica, a través de sistemas asistidos por computadora o por otros métodos”. Este avance tecnológico tiene numerosas ventajas para el desarrollo de satélites pequeños, además de drones, ya que posibilita un rápido reacomodo de los componentes de dichas aeronaves, añadió Prado Morales.
