Revolución espacial

AntelSat es un desafío en el que ya ha trabajado un grupo interdisciplinario e interinstitucional de más de 60 personas, que genera nuevas experiencias para otros sectores y abre puertas para la innovación tecnológica y educativa en Uruguay.

Concebir y lanzar un satélite implica tener conocimiento de ingeniería en muchos rubros -mecánica, química, radiofrecuencia, control y software de alto nivel-, explicaron a la diaria los ingenieros Juan Pechiar, del Instituto de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la Udelar; Enrique Maciel, de la gerencia de Mantenimiento de Operaciones de Antel; y Alicia Cubas, de Desarrollo Humano de Antel. Coinciden además en que ésta no es una carrera espacial sino terrenal, porque se trata de resolver un problema muy complejo y los conocimientos que se desarrollan para lograrlo son aplicables a diversas áreas.

El proyecto universitario

Si bien muchas universidades del mundo fabrican satélites, la posibilidad de que se hiciera en Uruguay se consideraba lejana en el tiempo. La idea surgió en la facultad a fines de 2006 como forma de mejorar la educación y generar más oportunidades. De 2008 a 2010 se construyeron prototipos de lo que después sería el satélite, los denominados “globos sonda”, que fueron lanzados desde una base militar que se encuentra en el departamento de Durazno. “Salieron cuatro que llegaban a una altura de 33.000 metros, el triple de la altura a la que vuela un avión. Hasta ese momento era lo más alto que algo uruguayo se alejaba del planeta”, explicó 
Pechiar.

“Los prototipos llevaban cámaras con sistemas de transmisión de datos ambientales, de posición, se enfrentaron a temperaturas extremas y a condiciones de funcionamiento bastante complicadas. Así fuimos investigando, con pocos recursos, concentrándonos en lo que era el proyecto, que fue presentado a fines de 2010 en Ingeniería de muestra, la feria que realiza la facultad todos los años”, agregó.

“El primer acercamiento de Antel es en esa muestra”, intervino Cubas. “Entonces pudimos ver la compatibilidad de objetivos. A Antel le interesa generar conocimiento en éstas y otras áreas; es una experiencia de trabajo conjunto con la facultad, que ha sido muy positiva y muy enriquecedora. Más allá de las capacidades específicas y técnicas, hay un aprendizaje en el trabajo conjunto Universidad-empresa”, contó Cubas.

Según Maciel, el proyecto es un desafío para la empresa de telecomunicaciones, que contribuye a que se demuestre que no sólo es una buena compradora de tecnología, sino que también favorece que ésta pueda desarrollarse en el país. “¡Qué mejor socio que la Facultad de Ingeniería para desarrollar tecnología! En un futuro podríamos crear productos de telecomunicaciones, por ejemplo, comerciales. Éste es un buen comienzo para eso”, concluyó Maciel.

La financiación del proyecto por parte de Antel se firmó en agosto de 2011, con un aporte de 695.000 dólares.

¿De qué va?

Pechiar explica qué es AntelSat. “Hay un estándar que se desarrolló en Estados Unidos en 2003, justamente porque era difícil para las universidades fabricar un satélite que se pudiera lanzar en el espacio. Ese problema estaba por todos lados. Entonces la Universidad Politécnica de California y la de Stanford desarrollaron un estándar que se llama CubeSat. Ése es como un enchufe de pared: compro un aparato y en cualquier país lo puedo enchufar. Ellos definieron medidas, dimensiones, peso, funcionalidad, y si yo cumplo con eso, sé que hay ofertas y facilidad para conseguir quién lance al espacio mi satélite”, 
contó.

“El estándar CubeSat fue el gran paso que se dio para acercar las universidades a la tecnología espacial”, aportó Maciel. “Principalmente se debe a un tema de presupuesto, porque un satélite comercial sale decenas o centenas de miles de dólares, y este estándar permite hacer un satélite de bajo costo, accesible. A nosotros nos permite hacer uno universitario-empresarial”, comentó.

CubeSat es el nombre genérico de un tipo de microsatélite de investigación, con un volumen de un litro, un peso de no más de un kilogramo y una medida estándar de 10x10x10 centímetros, lo que se denomina una unidad. Los expertos explican que un satélite puede tener más unidades, según el contenido que se necesite enviar al espacio.

“En un primer momento, mientras no teníamos financiación, pensamos el proyecto de una sola unidad, para colocar ahí los elementos mínimos y hacer una demostración de tecnología. Pero cuando aparece el convenio con Antel surge la posibilidad de desarrollar lo que se denomina una carga útil, que es la carga científica”, comentó Pechiar. Se decidió entonces que el satélite fuera de dos unidades: una biónica, de la que se encarga el equipo de la Facultad de Ingeniería, y otra científica, que está desarrollando Antel. Por lo tanto, el primer satélite uruguayo será un prisma y medirá 10x10x20 centímetros.

Tan biónica

La unidad biónica es lo básico que debe tener todo satélite; el soporte y la estructura que sostiene a la unidad científica. Su funcionamiento refiere a la energía, transmisión y reversión de información, control de gestión y orientación. “Lo más importante es la energía. Como allá arriba no hay nada y está solo, el satélite tiene que generar y administrar su propia energía. Para eso está recubierto de paneles solares, muy sofisticados si se lo compara con los que podemos ver en el campo. Éste es un tema que en Uruguay no se conocía, y hoy podemos decir que tenemos expertos, como ejemplo de las capacidades que se desarrollan, porque, como dijimos, este proyecto no solamente se especifica en temas de uso espacial, sino que se han desarrollado conocimientos que se pueden aplicar en muchas áreas en la producción nacional”, aclaró Pechiar.

La unidad está diseñada para que tenga energía independiente, porque si un módulo falla, no pueden perjudicarse otros. 
A su vez, hay un sistema que administra esa energía, porque 
si ésta disminuye por algún motivo, se irán apagando servicios para mantener el satélite en 
funcionamiento.

“También en esta unidad hay dos módulos de comunicaciones, porque es necesario comunicarse con el satélite. Tenemos que saber cómo está, hay que mandarle comandos y él debe responder; eso se hace por radio. Los módulos tienen dos receptores de radio y dos transmisores; siempre dos, por si se rompe uno o algo interfiere. Esto es muy importante porque el satélite estará a 600 kilómetros de altura cuando pase por arriba de Uruguay (lo hará dos veces al día), pero cuando salga del horizonte va a estar a más de 2.000 kilómetros y es cuando yo empiezo a comunicarme con él”, explicó el ingeniero.

Por último, está el módulo llamado “Control de determinación Actitud”, que refiere al control de la orientación del satélite. “Una vez que esté en órbita, yo no puedo hacer que se detenga o que arranque, no lo puedo manejar, pero sí puedo controlar la orientación. Éste es un sistema bastante complejo -en el sentido matemático-, es saber para dónde está orientado y cambiarlo. Y el último módulo de esta unidad es el de las baterías, todas independientes, por si alguna se rompe o se deteriora”, continuó Pechiar.

Unidad científica

La carga científica, carga útil o Payload, en la que trabajan aproximadamente diez ingenieros de Antel, tendrá varias aplicaciones. “En uno de nuestros módulos vamos a tener dos cámaras; una para captar fotos comunes en color, con la que vamos a poder sacar de cualquier parte de la Tierra, pero principalmente de Uruguay; otra para captar fotos en el rango infrarrojo”, dijo Maciel.

La cámara infrarroja tiene finalidades meteorológicas, porque permitirá calcular temperatura, tope de nubes, valorar el vapor de agua. “También se utiliza para brindar información agropecuaria, porque con el infrarrojo podemos ver el estado de hidratación de una plantación o de un bosque, que en verano, nos puede señalar un peligro de incendio forestal”, agregó.

Esta unidad tendrá también dos transmisores, pero con una banda de frecuencia diferente a la que utilizará la facultad. “Las imágenes serán captadas por otro módulo, que las guarda en la memoria y a su vez las comprime. La particularidad acá es que vamos a comprimir esas imágenes con un algoritmo que inventó un ingeniero uruguayo, que se llama Gadiel Seroussi. Él trabaja desde hace muchos años en Estados Unidos, y desarrolló un método de compresión sin pérdida de información ni de calidad. Por último, el otro módulo que estamos diseñando se llama Cara-X; es una cara exterior al satélite que tiene que apuntar hacia abajo, por las cámaras y las antenas de nuestro transmisor, que se llaman antenas 
Patch y están impresas en el mismo lado, en una placa de cobre, que se ve como un cuadrado pequeño”, concluyó Maciel.

Preparación final

AntelSat deberá cumplir con un conjunto importante de pruebas antes de que sea lanzado al espacio. Si bien su complejo funcionamiento se va probando en cada etapa, expertos de la Universidad Politécnica de California llegarán a Uruguay para realizar parte de los ensayos.

“Este microsatélite tiene que soportar vibraciones, vacío, cambios de temperatura, que es lo más crítico. Allá arriba, al no haber aire, no hay pérdida de calor; tenemos que manejar el tema para que no pase que un módulo se caliente mucho u otro se congele. Porque el lado al que le da el sol soporta 
altísimas temperaturas, mientras que el lado que da a la oscuridad se congela”, explicó Pechiar. Por fuera, el satélite “va a tener dos antenas, que ocupan lugar, y hemos hecho pruebas de su movimiento, porque deben estar pegadas al satélite durante el despegue y desplegarse una vez que está en órbita, y en esto no se puede fallar”, agregó Maciel.

Actualmente los dos equipos están trabajando en las últimas etapas, ya que se coordinó que los expertos extranjeros se lleven el satélite en los próximos meses, para realizar las últimas pruebas y determinar si está listo para ser enviado al espacio. Estos últimos tests se realizarán en la Universidad de California, donde cuentan con una infraestructura que no existe en nuestro país. Sin embargo, el armado final del satélite sí se realizará en Uruguay.

Al respecto, Pechiar comentó: “Se va a armar en la facultad lo que se denomina una sala blanca, con filtros de aire, porque no puedo mandar al espacio algo sucio ni ensuciar otros satélites que viajen con el nuestro. Para este tipo de objetos, las condiciones de la sala blanca que necesitamos no es tan exigente. Pero, por ejemplo, si se va a mandar una sonda a Marte, la sala debe ser mucho más sofisticada que la de un hospital”, contó.

Se va, se va…

Otro momento relevante del proceso es el del despegue. La fecha de lanzamiento al espacio no puede determinarse con exactitud aún, porque una vez entregado, será la Universidad de California la que se encargue del resto del proceso. “Nuestra etapa termina en setiembre u octubre; lo entregamos y ahí queda en espera para el lanzamiento”, anunció Cubas. “De todas formas, ya sabemos en qué cohete va a salir”, intervino Pechiar. “Es el portador ruso Dnepr, que en 70 lanzamientos que realizó, solamente falló una vez”, agregó.

El Dnepr saldrá desde Yazni, cerca de la frontera con Kazajistán, un sitio que originalmente fue una zona de lanzamientos de misiles durante la Guerra Fría y que hoy en día se utiliza para poner satélites en órbita. “Es un cohete comercial que suele lanzar varios tipos de satélites grandes. “Pueden ser de telecomunicaciones, meteorológicos o científicos, que vendrían a ser los que pagan el vuelo. Ahí están implícitos cientos de millones de dólares. Los microsatélites como el nuestro son una especie de polizones, porque aunque se pague igual, no tenemos influencia para determinar la fecha de lanzamiento”, explicó.

El AntelSat viajará en una especie de vaina llamada P-POD, que va atornillada al cohete y consiste en una caja metálica con una tapa que, al abrirse, activa un sistema de anclaje al lanzador, que permite impulsarlo al espacio mediante un resorte.

“Lo que hace el cohete no es solamente levantarlo, sino que lo empuja a 28.000 kilómetros por hora para que no caiga más, en lo que se denomina una órbita baja”, explicó Pechiar. “Los P-POD suelen medir cinco unidades CubeSat, por lo tanto, es seguro que viajaremos con otros satélites universitarios. También por ese motivo, todo tiene que funcionar a la perfección, porque si durante el lanzamiento -que es un momento violento-, explota una batería, puedo estropearle la misión a un montón de gente”, agregó.

Una vez lanzado, el satélite será seguido por sistemas que ya están instalados en dos estaciones en tierra: la de Antel, que está en la Central Manga, en camino Carlos A López casi José Belloni, y otra en la Facultad de Ingeniería. “Lo bueno es que programamos protocolos de comunicación estándar, lo que hace que mucha gente en el mundo pueda comunicarse con el satélite”, concluyó Pechiar.