GUÍA BÁSICA
DE NANOSATÉLITES
El equipo de Alén Space desarrolla nanosatélites desde 2008 bajo el estándar CubeSat. El desarrollo de este estándar se inició en 1999 entre la Universidad Politécnica Estatal de California (Cal Poly) y la Universidad de Stanford. La intención original del proyecto CubeSat fue proporcionar un acceso asequible al espacio para los investigadores de las universidades.
Con el paso del tiempo el programa fue abriéndose a instituciones educativas y científicas de todo el mundo, a iniciativas públicas de distintos países y, por último, a empresas.
¿QUÉ ES UN NANOSATÉLLITE?
Por lo general, se considera que un nanosatélite es cualquier satélite que pese menos de 10 kilos. Además, un CubeSat debe cumplir con criterios específicos que controlan factores como su forma, tamaño y peso.
Los CubeSats pueden tener varios tamaños, pero todos se basan en la unidad estándar de CubeSat, que es una estructura en forma cubo de 10x10x10 centímetros con una masa de aproximadamente de entre 1 y 1,33 kg. Esta unidad es conocida como 1U. Tras los primeros años, esta unidad modular se fue multiplicando y tamaños más grandes de nanosatélites se han vuelto habituales (1.5U, 2U, 3U o 6U). Actualmente se siguen desarrollando nuevas configuraciones.
Desarrollar un nanosatélite bajo los estándares CubeSat permite un acceso recurrente y comparativamente barato al espacio, con posibilidades de lanzamiento en una gran variedad de lanzaderas y cohetes espaciales.
La estandarización de los CubeSats abre las puertas el uso de componentes electrónicos comerciales, pudiendo escoger multitud de proveedores de tecnología. Como resultado, los proyectos de ingeniería y de desarrollo de CubeSats presentan costes sensiblemente inferiores al de otro tipo de satélites.
DIFERENCIAS ENTRE NANOSATELLITES Y SATÉLITES CONVENCIONALES
Menor tamaño
Precios más
económicos
Tiempos de desarrollo
más cortos
El ser humano consiguió en 1957 situar en órbita terrestre sus primeros satélites artificiales, los modelos Sputnik de la URSS. Desde entonces y hasta finales del siglo XX las grandes potencias mundiales, lideradas por sus gobiernos, lanzaron cientos de satélites, compitiendo en una carrera espacial por explorar el espacio con proyectos cada vez más grandes y complejos.
El primer Sputnik pesaba 80 kilos y el segundo, más de 500. A día de hoy, la Estación Espacial Internacional (ISS) tiene una masa de 420.000 kilos.
Durante mucho tiempo, la tecnología implantada en el espacio, era cada vez más grande y sofisticada, solo al alcance de agencias espaciales de los países más desarrollados o de grandes empresas.
La filosofía del New Space es crear satélites de una manera más rápida y barata, gracias a los bajos costes y a la miniaturización de los componentes electrónicos. Con los nanosatélites, lo que tradicionalmente estaba reservado a grandes compañías o agencias con gran capacidad de financiación, ahora se democratiza y pasa a ser accesible a empresas de todo tipo y tamaño.
¿CÓMO DE GRANDE ES UN NANOSATÉLITE?
Los satélites artificiales varían en tamaño y coste en función de sus usos. Pueden ser tan pequeños como para caber en la palma de la mano o tan grandes como la ISS. Según la NASA, “en términos de masa, un nanosatélite (nanosat o nano satélite) es cualquiera con un peso entre 1 y 10 kilos”.
Tipos de satélites según su masa:
- Satélites grandes: Más de 1,000 kg
- Satélites medianos: 500-1,000 kg
-
Satélites pequeños:
- Minisatélite: 100-500 kg
- Microsatélite: 10-100 kg
- Nanosatélite: 1-10 kg
- Picosatélite: Menos de 1 kg
En los últimos años también se han desarrollado estándares para satélites de tamaños inferiores tales como los femtosatélites, attosatélites o los zeptosatélites, entre otros.
¿CUÁL ES EL TIEMPO DE DESARROLLO DE
UN NANOSATÉLITE?
Un satélite mediano o grande precisa de un periodo de entre 5 y 15 años desde que se detecta la necesidad u oportunidad hasta que se sitúa en parámetros normales en la órbita adecuada.
¿Qué significa eso? Pues que entre el inicio y el fin de sus operaciones, las necesidades pueden haber cambiado haciendo que los usos planificados ya no encajen en el mercado. Además, la tecnología de telecomunicaciones propicia cambios y actualizaciones constantes y el satélite convencional acaba operando con tecnología de hace 15 años. Un satélite grande no puede ser actualizado continuamente, por lo que cuando se detecta una oportunidad tecnológica o de mercado, no puede modificarse.
Sin embargo, en el caso de los nanosatélites, desde que se identifica la necesidad hasta que el nanosatélites está en órbita atendiendola, pueden pasar menos de 8 meses.
Las constelaciones de nanosatélites además de ofrecer redundancia y robustez constituyen un sistema para el que los conceptos de obsolescencia o vida útil dejan de tener sentido. Por su propia naturaleza, los nanosatélites de una constelación se van renovando periódicamente con lo que el sistema es en todo momento state-of-the-art, en base a una continua actualización tecnológica.
Esta renovación constante permite a la constelación ofrecer en todo momento el mejor servicio tecnológicamente posible.
Menos de 8 meses de desarrollo
El lanzamiento de un nanosatélite
Una vez que el satélite está desarrollado, testado y preparado para operar, hay que ponerlo en órbita. Existen distintas opciones para el lanzamiento de pequeños satélites, como el uso compartido de cohetes de agencias gubernamentales, lanzaderas de empresas privadas o un enlace logístico mediante la Estación Espacial Internacional (ISS).
Los CubeSats ocupan poco volumen y masa, lo que los hace muy fáciles de cargar en vehículos espaciales a un coste reducido.
Además, la irrupción de microlanzadores por todo el mundo presiona a la baja el coste de lanzamiento, pues están dedicados exclusivamente a la puesta en órbita de pequeños satélites.
DATOS CLAVE SOBRE CUBESATS
Órbita polar
Los satélites orbitan alrededor de la Tierra con trayectorias circulares o elípticas que se consiguen a través de un equilibro entre la fuerza de atracción de la gravedad y la de escape marcada en su lanzamiento. Al no existir aire, no existe rozamiento que altere la ecuación y pueden permanecer en órbita de manera casi indefinida. Normalmente los nanosatélites describen una órbita polar, es decir, corren en el sentido de los meridianos terrestres. Cuando finaliza el periodo de operación, el satélite vuelve a la atmósfera y se desintegra.
Baja altura
Como norma general, los nanosatélites se lanzan en órbitas bajas circulares (400 – 650 km de altura) y viajan a unos 8 km/s. A esa altura y velocidad, tardan unos 90 minutos en dar una vuelta a la Tierra para completar entre 14 a 16 órbitas por día. Este tipo de órbita baja es ideal para los pequeños satélites. Al orbitar más cerca de la Tierra, no solo tienen condiciones óptimas para observación terrestre o comunicaciones sino que están más protegidos de la radiación solar y cósmica.
¿CUÁNTOS SATELITES HAY EN EL ESPACIO?
Desde que en 1957 se consiguió orbitar un objeto artificial alrededor de la Tierra, el ser humano ha lanzado miles de satélites, pero no existe un registro fiable y completo de todos ellos. Según la United Nations Office for Outer Space Affairs (UNOOSA), ha habido más de 20.000 objetos lanzados al espacio exterior, aunque no todos son satélites, ya que se incluyen sondas, cohetes y otros dispositivos. La revolución de los nanosatélites hará que en los próximos años el número de objetos se multiplique de manera exponencial, a medida que se desarrollan las enormes posibilidades del Space Business
¿QUÉ ES UNA CONSTELACIÓN DE PEQUEÑOS SATÉLITES?
Los pequeños satélites se agrupan en constelaciones (grupos) que aportan respaldo, redundancia y granularidad a los servicios que ofrecen. Cada satélite en una constelación es renovado cada 2-4 años, asegurando que el operador siempre cuenta con un servicio optimizado, de bajo riesgo y con actualizaciones tecnológicas constantes.
Por esta razón, las constelaciones de pequeños satélites forman un sistema para el que los conceptos de obsolescencia o vida útil dejan de tener sentido.
APLICACIONES DE LOS CUBESATS
A comienzos de este siglo aparecen los CubeSats, un nuevo paradigma satelital, que reducen drásticamente el tamaño de los convencionales y su coste. A cambio, toleran un mayor riesgo de fallo y un menor tiempo de vida útil, que es aceptable en numerosas aplicaciones.
Las características de los pequeños satélites no implican que no puedan hacer las mismas tareas que los más grandes. Las prestaciones no son idénticas, pero sí que son suficientes en muchas aplicaciones industriales.
Observación de la Tierra
Recoger datos e interpretarlos es esencial para la gestión de los recursos naturales y el desarrollo de una economía sostenible. Analizar el impacto humano en agricultura, bosques, geología y medioambiente es crítico para mejorar las condiciones de vida de la población.
Comunicación e IoT
Recoger datos e interpretarlos es esencial para la gestión de los recursos naturales y el desarrollo de una economía sostenible. Analizar el impacto humano en agricultura, bosques, geología y medioambiente es crítico para la mejora de las condiciones de vida de la población.
Geolocalización y logística
La gestión de activos (aviones, barcos…) es complicada o muy costosa en áreas sin cobertura terrestre. Desde el espacio y con una visión global, una constelación de pequeños satélites puede monitorizar diferentes activos en cualquier parte del planeta de manera inmediata. Los nanosatélites complementan las redes terrestres en actividades logísticas complejas.
Monitorización de señales (SIGINT)
Los pequeños satélites permiten monitorizar las señales de radio que se emiten desde la Tierra. De este modo, por ejemplo, en caso de desastre, se puede tener información preliminar sobre el grado de impacto y las zonas más afectadas permitiendo una organización más ágil de las labores de rescate y recuperación.
Aplicaciones científicas
Además de las soluciones comerciales, los CubeSats pueden emplearse para observación espacial, misiones interplanetarias, pruebas de sistemas en órbita o investigaciones biomédicas, así como ser una puerta de entrada para el desarrollo de programas espaciales de países que aún no hayan arrancado su carrera espacial.