Cosmos

Científicos mexicanos en Japón: Tecnología para democratizar el espacio

Ana Cristina Olvera 26 / Apr / 19
Los investigadores desarrollan nanosatélites en colaboración con diversas instituciones internacionales, y se consolidan como expertos en el nicho tecnológico que tiene como objetivo hacer del espacio un lugar para todos

En el punto más álgido de la carrera espacial de los años sesenta, se estima que el gobierno de los Estados Unidos dedicaba 4 % de su Producto Interno Bruto (PIB) a los proyectos de la Administración Nacional de la Aeronáutica y el Espacio (NASA, por sus siglas en inglés). Esta cifra, según la revista Forbes, representaría en términos actuales algo así como 152 mil millones de dólares. 

Una realidad que nos lleva a pensar en el espacio exterior como un recurso únicamente accesible a las grandes potencias económicas. Y de hecho así ha sido hasta la llegada del llamado “NewSpace”, término utilizado para describir la disrupción del sector privado en las actividades espaciales

El principal objetivo de este concepto que cobró fuerza a mediados de la década de los ochenta y principios de los noventa con la publicación de la Ley para los Lanzamientos Espaciales Comerciales en Estados Unidos (1984) y la caída de la Unión Soviética, es ir eliminando las barreras que detienen el acceso al espacio y a la industria espacial. Hacer lo impensable con la menor cantidad de dinero y desde diferentes plataformas privadas, educativas o de la sociedad civil en general. 

Nanosatélites para todos

Uno de los más claros ejemplos de lo que sucede cuando la imaginación y la innovación se apoderan de una industria es lo que ocurre con los satélites pequeños, cuyas aplicaciones son infinitas. Los nanosatélites tienen la particularidad de tener una masa menor a los 10 kg. Los también llamados Cube-Sats, además, se caracterizan por su forma cúbica de 10 x 10 x 10 centímetros (1U) y se pueden componer de varios módulos con las mismas características. Esto hace que su costo tanto de elaboración, como de lanzamiento y puesta en órbita represente hasta menos de una milésima parte de lo que se pagaría por un satélite de tamaño tradicional.

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Los mexicanos Isaí Fajardo Tapia y Rigoberto Reyes Morales con parte del grupo de estudiantes e investigadores que desarrollaron tecnología para el satélite Ten-Koh | Foto: Cortesía

Según nanosats.eu, la base de datos de nanosatélites más grande del mundo, elaborada y actualizada por Erik Kulu, hasta enero de este año se habían lanzado 2,146 nanosatélites y Cube-Sats de 61 países. Además, se tiene registrada la existencia de 337 empresas e instituciones dedicadas a su manufactura; pero, se pronostica que en los próximos 6 años se lancen más de 3 mil, con aplicaciones que van desde el monitoreo del clima, comunicaciones, monitoreo del territorio y una muy larga y diversa variedad más. 

Los científicos mexicanos Isaí Fajardo Tapia y José Rodrigo Córdoba Alarcón, quienes actualmente realizan investigación en el Instituto de Tecnología de Kyushu (Kyutech), en Kitakyushu, Japón, comparten con Tangible su experiencia en la creación de nanosatélites en colaboración con instituciones internacionales. A través de estos proyecto buscan poner a prueba nuevas tecnologías para crear más puertas de acceso al espacio y compartir su conocimiento con otros equipos mexicanos.

Tecnología común en el espacio

Isaí Fajardo Tapia, estudiante de último año de Doctorado en Ingeniería participa, junto con el también mexicano Rigoberto Reyes Morales, en la misión del satélite Ten-Koh, cuyo objetivo principal es medir el ambiente de radiación y las características del plasma alrededor de la Tierra. Lanzado con éxito desde el centro espacial de Tanegashima, y operativo desde el 29 de octubre de 2018, tiene una forma cuasi-esférica y una masa de aproximadamente 23 kg. Fue lanzado como carga secundaria junto con el GOSAT-2 "IBUKI-2" de la Agencia Espacial Japonesa -JAXA, por sus siglas en inglés. 

Este pequeño dispositivo es un gran ejemplo de cooperación internacional, pues en su diseño y operación han colaborado 25 personas de 13 países; también representa un esfuerzo de accesibilidad al espacio, pues casi tres cuartas partes de los miembros del equipo son estudiantes de licenciatura, maestría y doctorado, que empezaron a trabajar desde abril del 2017. Además, puntualiza el egresado de la UNAM:

uno de los más grandes logros ha sido probar diferentes componentes tecnológicos que no han sido desarrollados explícitamente para su uso en el espacio. Esto es importante porque muchos de los componentes que actualmente se utilizan en satélites, sobre todo, en los de grandes proporciones, han sido desarrollado para su uso exclusivo en el espacio y solamente los países que están llevan a cabo estas tecnologías, tienen acceso a ellos.” 

El satélite tiene tres misiones secundarias. Una de ellas, desarrollada en Australia, incorpora un sistema de control térmico que se pretende utilizarse en el futuro aplicada en satélites tipo Cube-Sat. Otro, un ultracapacitor, que puede complementar el uso de baterías de iones de litio en el espacio. Y la tercera, carga útil secundaria es un radio de ultra baja potencia.

Satélite Ten-Koh, cuyo objetivo principal es medir el ambiente de radiación y las características del plasma alrededor de la Tierra. Los mexicanos Isaí Fajardo Tapia y Rigoberto Reyes Morales son participantes del proyecto
Foto: Cortesía

Ciencia ciudadana

Actualmente esta tecnología ya ha completado todas las misiones, y eso ha puesto de manifiesto su aportación ciudadana a la ciencia espacial. “Estamos llevando a cabo una colaboración con otro satélite de JAXA, uno más grande que se llama ARASE, diseñado para medir el ambiente de plasma y radiación alrededor de la Tierra. Dos sensores muy particulares, desarrollados en Estados Unidos, para medir partículas cargadas, o radiación, y otro en Bulgaria, para medir la dosis de radiación depositada en silicio, que trae Ten-Koh les resultaron muy interesantes. Hasta marzo de 2019 realizamos 27 misiones conjuntas y hemos descargado un gran volumen de datos en los que justamente estoy trabajando en este momento. Ahora lo que buscamos es extender la vida lo más posible para poder obtener más información.” Explica Tapia que lo que se está logrando es observación conjunta debido a que la tecnología de JAXA no alcanza a cubrir toda la zona que se desea analizar, por lo que el nanosatélite ha resultado en un complemento de grandísima utilidad para la agencia espacial del país del sol naciente

Democratizando las misiones interplanetarias 

José Rodrigo Córdoba Alarcón, concluyó su doctorado el año pasado y es ahora parte del cuerpo de investigadores de Kyutech. El investigador colaboró en el desarrollo del software del sistema de control de orientación y control orbital del satélite Aoba VELOX-IV. A partir de su lanzamiento el pasado 18 de enero, diseña los comandos para la operación del satélite y hace análisis de datos. Éste es un Cube-Sat de 2U, desarrollado con la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur. En Kyutech se desarrolló la carga útil, que es una cámara de alta sensibilidad. 

Uno de los elementos revolucionarios y democratizadores de este dispositivo, de ser exitoso, es que significaría que las misiones interplanetarias podrían estar al alcance de estudiantes y científicos ciudadanos. Aoba VELOX-IV es precursor de una futura misión a la Luna con el objetivo de observar el resplandor del horizonte lunar (Lunar Horizon Glow, LHG), que es un fenómeno producido por la dispersión de la luz solar por el polvo lunar cargado electrostáticamente que levita sobre la superficie de nuestro satélite natural.

Después de que demostremos las tecnologías que se implementaron en en ese satélite, podríamos usar prácticamente el mismo para una misión a la Luna.” 

La principal característica es que está equipado con un sistema de propulsión eléctrica, por pulsos de plasma, el cual es utilizado para controlar la orientación del satélite, junto con ruedas inerciales, pero también es posible realizar maniobras de corrección orbital. Esta propiedad, poder corregir la trayectoria del dispositivo, extiende considerablemente su vida útil. Los resultados hasta el momento pintan prometedores aunque aún hay una gran cantidad de datos por analizar. 

En misiones interplanetarias, los únicos satélites tipo Cube-Sat que han sido enviados son los MarCO, que se lanzaron a Marte junto con la misión Insight el pasado 5 de mayo del 2018; y estos son de un tamaño de 6U, con un peso aproximado entre 8 y 10 kg. “En el caso de un satélite de 2U, reportar con éxito el uso de esta tecnología querría decir que universidades o instituciones de investigación que tienen recursos limitados para la construcción de satélites pueden incluso proponer misiones interplanetarias en el futuro.” afirma emocionado el Dr. Córdoba Alarcón. “Nosotros queremos demostrar que estas maniobras también se pueden realizar entre satélites pequeños pues hasta el momento no se ha publicado nada en el mundo en relación con el uso de propulsión eléctrica en Cube-Sats.” 

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José Rodrigo Córdoba Alarcón junto al equipo del satélite Aoba VELOX-IV | Foto: Especial

¿Qué falta en México? 

Ambos mexicanos forman parte del programa Space Engineering International Course (SEIC), un programa del Kyutech, que se encuentra dentro del marco de cooperación UNOOSA-Japón, denominado PNST (Post-Graduate study on Nano-Satellite Technologies), enfocado en estudios sobre tecnologías de Nanosatélites, del cual Isaí nos detalla:

uno de los objetivos principales es que la gente se forme y contribuya con sus respectivos países para que éstos alcancen un desarrollo a nivel espacial considerable, basados obviamente en tecnologías que permiten este acceso, como son los satélites pequeños.” Pero están involucrados en estrategias muy concretas también. 

Rodrigo expresa que desde hace tres años ha participado con Kyutech en acercamientos con la Agencia Espacial Mexicana (AEM) para buscar oportunidades de colaboración, e impartido pláticas con la UNAM, el Instituto Politécnico Nacional y el Tecnológico Nacional de México. Además, ha buscado el acercamiento con universidades para el programa BIRDS de Kyutech, en el cual la institución nipona ofrece el desarrollo de una plataforma satelital desde el inicio hasta el final a muy bajo costo. Y en colaboración estrecha con JAXA, también se pueden aprovechar los  constantes lanzamientos a la Estación Espacial Internacional. “Es una constelación de satélites de 1 unidad, en la cual participan países que lanzan por primera vez su satélite. Con la colaboración de ingenieros de Kyutech, ellos obtienen esa experiencia para llevarla a sus países a iniciar su actividad espacial.”

Isaí sueña con iniciar una empresa donde pudieran caber todos estos desarrollos para dar empleos y oportunidades a más mexicanos que están interesados en la exploración espacial. Mientras eso sucede, forma parte de la iniciativa del Clúster Espacial dentro de la Red Global MX. “Yo soy miembro de ese grupo en el capítulo México con gente de la AEM, y hay gente que está en NASA, en Canadá, en Europa, y estamos tratando de que ese grupo pueda traer proyectos y generar más enlaces con México desde el extranjero.”

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Parche de misión del satélite Aoba VELOX-IV | Foto: Especial

Espacio sin reglas

Los dos jóvenes coinciden en que uno de los retos que México deberá superar para generar un verdadero desarrollo en el sector y oportunidades para todos los jóvenes talentosos que pueden contribuir en esta área, está en la materia legislativa. “Se tiene mucha experiencia trabajando con satélites grandes de telecomunicaciones, pero aún nos falta tener un marco regulatorio que permita que esta tecnología se desarrolle en el país. Yo creo que todos estos esfuerzos van a fructificar en la medida en que haya unas reglas claras y se haga una ley nacional que regule toda la actividad espacial, desde cohetes, satélites,  proyectos de investigación hasta las pruebas en la Tierra. ”, asegura convencido Isaí. 

La comunidad espacial se encuentra ahora en la misma posición en la que se encontraban los desarrolladores de software en el inicio de la era de los dispositivos inteligentes: una nueva y emocionante plataforma se está abriendo, pero los gobiernos apenas han iniciado a planear cómo tiene que ser usada. El desarrollo ya es imparable, por lo que lo deseable es que se genere la reglamentación antes de tener que enfrentar las consecuencias de su ausencia

Autor: Ana Cristina Olvera
Licenciada en Filosofía y Maestra en Emprendimiento Social, con larga trayectoria en la comunicación. Fue directora de Difusión y Relaciones Interinstitucionales de la Agencia Espacial Mexicana. Actualmente es conductora de INTERFAZ, y co-conductora del Noticiero Científico y Cultural Iberoamericano. Colabora en Radio UNAM y NASA en español, entre otros medios nacionales e internacionales. Creadora del proyecto 4ta Revolución.