Desentrañando la misión Libertad 2 – Parte 1

Impacto, es la palabra que definiría el proyecto misión Libertad 2. Son muchos y muy variados los contextos, aparte del contexto técnico y científico, en los que el desarrollo de un proyecto de esta envergadura tiene pertinencia y efectos a corto, mediano y largo plazo. La idea de este escrito es plasmar en unas pocas líneas todo el entorno que gira alrededor de un proyecto aeroespacial.  Para comenzar con este relato, es conveniente describir en qué consiste un satélite tipo Cubesat, de qué está compuesto, cómo funciona, cómo se diseña y construye. Una vez tengamos claro estos aspectos, veremos los impactos derivados del proyecto.

Un satélite se puede clasificar según su peso, en este contexto podemos tener desde picosatélites que pesan menos de 1 kg, pasando por nanosatélites que tienen un peso entre 1 y 10 kg, minisatélites que pesan entre 100 y 500 kg hasta satélites estándar y supersatélites con un peso aproximado de 5 toneladas. El estándar Cubesat define un satélite en miniatura confinado en un cubo que tiene unas dimensiones de 10X10X10 cm y un peso que no supera los 1.33 kg, a este cubo se le denomina Unidad. El Libertad 2 va a ser un Cubesat de tres unidades limitado a un peso de 4 kg aproximadamente. Independientemente del tamaño y peso del artefacto, todo satélite, incluido los Cubesat, con mayor o menor grado de sofisticación, tienen una serie de elementos comunes denominados subsistemas. Los subsistemas son los órganos que componen y le dan vida a un satélite y que como en cualquier ser vivo, si llega a fallar alguno de ellos, el sistema no funcionaría. Por ello, el diseño de tecnología aeroespacial debe ser cuidadosamente desarrollado y probado en tierra mediante rigurosas revisiones técnicas las cuales brindan puntos de control y calidad para el desarrollo del proyecto.

Entonces, ¿Cuáles son los subsistemas que componen un Cubesat y qué hace cada uno de ellos? En primer lugar se tiene el subsistema de Comandos y control, es el cerebro del satélite, se encarga de recibir, validar, decodificar y distribuir todas las órdenes que se envían desde la tierra, así como de procesar y gestionar los demás subsistemas y procesar la información que se ha de enviar a la tierra. Para lograr todas estas funciones, este subsistema tiene componentes de hardware y de software. El hardware es básicamente una tarjeta madre que aloja un procesador y una serie de elementos electrónicos, es muy similar a la tarjeta principal de un computador de uso ordinario, con la salvedad que los componentes que lo constituyen consumen muy poca energía y están preparados para soportar fuertes cambios de temperatura y radiación solar. De otro lado, se tiene la parte de software, para los satélites se usan sistemas operativos en tiempo real. ¿Qué significa eso? básicamente que las operaciones, la ejecución de tareas y la gestión de los procesos se realizan de forma más rápida y eficiente con respecto a un sistema operativo normal, e.g. Windows XP, debido a que cada función tiene un instante de tiempo predeterminado para ser ejecutada.

Otro de los subsistemas que conforman el satélite es el de Comunicaciones, representa la boca y los oídos del artefacto aeroespacial pues permite al satélite escuchar las órdenes enviadas desde la tierra así como transmitir la información desde el espacio. La información que se transmite desde el espacio es de dos índoles: una para indicar el estado de salud y comportamiento de todo el sistema, lo cual hace referencia a transmisiones, con cierta periodicidad, de datos a baja velocidad, comúnmente llamada telemetría, que utiliza frecuencias en bandas bajas del espectro (bandas VHF y UHF en 144 MHz y 438 MHz respectivamente). La otra representa la transmisión de la información útil del satélite, generada por la carga útil, la cual puede incluir fotografías, videos, voz, datos a alta velocidad etc. Esta última hace uso de frecuencias altas (banda S) alrededor de 2400 MHz, ya que permiten la transmisión de información con mayor ancho de banda.

El subsistema de Estructura representa de forma general el esqueleto del satélite, permite la integración física de todos los componentes internos. El material con el que está hecha es muy resistente y ligero, normalmente es de aluminio anodizado para soportar las fuerzas y torsiones a las que se ve expuesto el satélite en el espacio. El subsistema de Energía es el corazón del artefacto aeroespacial pues se encarga de “bombear” corriente eléctrica al resto de subsistemas para que funcionen correctamente. Este subsistema se compone de baterías, paneles solares y reguladores de corriente y de voltaje que en conjunto permiten: la generación, el almacenamiento, la regulación y la distribución de la energía que el satélite requiere. El subsistema de Control y orientación permite posicionar correctamente en órbita el satélite así como su orientación hacia la tierra mediante el uso de sensores y actuadores. En términos generales le da estabilidad al satélite dentro de la órbita. Para tal fin este sistema utiliza sensores de sol y magnetómetros que miden la fuerza del campo magnético de la tierra y en función de su ubicación con respecto al sol orientan y estabilizan el satélite evitando que siga una trayectoria y movimientos irregulares dentro de la órbita.

Finalmente, se tiene el subsistema de Carga útil, es la huella digital, es la característica distintiva del satélite. La carga útil describe la funcionalidad que el artefacto va a desempeñar en el espacio, describe el experimento que se va a realizar. Hay una gran variedad de aplicaciones que un Cubesat puede ejecutar, dentro de ellas se tiene aplicaciones de monitoreo espacial, en la cual el satélite se usa para probar y analizar el comportamiento de diversos materiales o componentes en el espacio. Se tienen aplicaciones de exploración espacial, en la cual el artefacto permite la medición y análisis de parámetros de su entorno en la órbita, radiación, densidad atmosférica y campo magnético entre otros. Por último, se tienen aplicaciones de observación de la tierra en donde el satélite incorpora una cámara para la adquisición de imágenes desde el espacio que luego mediante el procesamiento adecuado permite darle una aplicabilidad concreta a la imagen tomada. En el contexto de la misión Libertad 2, la carga útil planteada involucra experimentos de vanguardia que abarcan varios de los aspectos antes mencionados: la incorporación de una cámara, el estudio de componentes basados en nanotecnología para aplicaciones de bioingeniería, el desarrollo de modelos para la óptima adquisición de energía solar y su uso racional basado en el sistema de posicionamiento del satélite.


Tomado de: http://ingenierias.usergioarboleda.edu.co/index.php?option=com_k2&view=item&id=583:desentra%C3%B1ando-la-misi%C3%B3n-libertad-2-%E2%80%93-parte-1&Itemid=280