El nanosatélite K´oto, tecnología mexicana en el espacio

Por María Luisa Santillán, Ciencia UNAM-DGDC

El nanosatélite K’oto es un cubo que no pesa más de kilo y medio, ni rebasa los 10 centímetros por lado, en donde cabe toda la tecnología para enviar información y fotografías de nuestro planeta desde el espacio exterior.

Los nanosatélites en sus inicios fueron de uso casi exclusivo de los gobiernos; hoy pueden ser conceptualizados, creados y utilizados incluso desde un aula escolar.

Se dice que han venido a reemplazar en muchos sentidos a los satélites más grandes, ya que son de menor tamaño, por lo tanto más económicos e incluso se pueden producir en tiempos más cortos. Son toda una revolución tecnológica en la que actualmente participan las empresas privadas y las universidades, con fines comerciales, educativos y de investigación.

Una colaboración entre los profesores Jordi Puig-Suari, de la Universidad Politécnica Estatal de California (Cal Poly) y Bob Twiggs, de la Universidad de Stanford, dio inicio a la era de los CubeSats, es decir, nanosatélites con dimensiones pequeñas de 10 cm x 10 cm x 10 cm.

De acuerdo con el documento Basic Concepts and Processes for First-Time CubeSat Developers de la Nasa, “la intención original del proyecto era brindar acceso asequible al espacio para la comunidad científica universitaria, y lo ha logrado con éxito. Gracias a CubeSats, muchas universidades importantes ahora tienen un programa espacial. Pero no son solo las grandes universidades; las universidades más pequeñas, las escuelas secundarias, las escuelas intermedias y las escuelas primarias también han podido iniciar sus propios programas CubeSat”.

En cuanto a la participación de los estudiantes, el doctor Rafael Guadalupe Chávez Moreno, profesor de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, explica que han sido un gran aporte para que se involucren en el desarrollo de tecnología espacial y que no sólo la vivan a través de la teoría, sino que experimenten todo el proceso e incluso participen en la creación de nuevos desarrollos tecnológicos.

Tecnología universitaria

Desde la Unidad de Alta Tecnología de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, ubicada en la ciudad de Querétaro, se llevan a cabo proyectos enfocados en las áreas de ingeniería automotriz y aeroespacial, tanto en la creación de tecnología como en la formación de recursos humanos; por lo que entre sus enfoques se encuentra la creación de tecnología espacial, así como en la

Uno de sus  proyectos es el nanosatélite K´oto (que en lengua otomí significa chapulín o saltamontes), creado bajo el estándar CubeSat y cuya misión científica es la percepción remota. Tomará fotografías del territorio mexicano, por lo que cuenta con dos cámaras en su parte inferior.

Otra misión será su uso como un demostrador de tecnología, la cual ha sido conceptualizada y desarrollada en su mayoría por estudiantes y profesores. Incluye tarjetas electrónicas, antenas, estructura, tarjetas de carga útil que llevan las cámaras.

El nanosatélite K´oto es un proyecto en conjunto entre la Facultad de Ingeniería de la UNAM y la Secretaría de Desarrollo Sustentable del estado de Querétaro. Para su colocación en órbita trabajan con la Agencia Espacial Japonesa (JAXA). El aparato llegará a la Estación Espacial Internacional (ISS), en donde astronautas japoneses lo recibirán y colocarán en un desplegador para su posterior liberación.

El doctor Chávez Moreno explica que K´oto debe quedar concluido este 2023 y entregarse al Instituto de Tecnología de Kyushu (KYUTECH) de Japón, quien será el encargado de realizarle las pruebas finales de certificación.

“Es importante que acatemos todas las normas de seguridad y los criterios que nos piden porque nuestro nanosatélite no va a ir solo, dentro en el mismo cohete y en la misma misión van a ir otros satélites, si el nuestro falla o provoca algún daño puede generar daños a los otros satélites”.

• K´oto llevará los paneles plegados y después de media hora de su liberación de la ISS, iniciará  operación y se van a empezar a desplegar los paneles, esto con el fin de evitar causar alguna interferencia o algún daño a la Estación Espacial internacional.

Pruebas de seguridad

Para que un nanosatélite sea puesto en órbita debe cumplir con varias especificaciones y certificaciones. En el caso de K´oto será a través del Laboratorio Nacional de Ingeniería Espacial y Automotriz, albergado dentro de la Unidad de Alta Tecnología, que se realizarán las pruebas calificación que permitan a este satélite mexicano llegar al espacio.

Estas pruebas son solicitadas con base en estándares internacionales; una de ellas es la de termo vacío, en la cual todos los componentes y tarjetas electrónicas que serán parte de K´oto deben ser sometidos a pruebas que reproducirán las condiciones de vacío similares a las que se encontraría el satélite en órbita.

Al mismo tiempo, los componentes serán sometidos a ciclados térmicos, es decir, se elevará y bajará la temperatura, ya que al estar el nanosatélite orbitando alrededor de la Tierra, en algunos momentos estará expuesto a la luz solar y se calentará y en otros estará oculto de ésta y se enfriará.

También se le realizarán pruebas de vibraciones, porque al despegar el cohete todos los componentes en su interior sufrirán de altas vibraciones t, en este caso el nanosatélite K’OTO, que pueda sufrir algún daño. En el caso de K´oto les han solicitado pruebas de vibraciones con alta frecuencia: “y con eso aseguramos que las tarjetas electrónicas van a seguir funcionando y que el tipo de soldadura que utilizamos es correcto.”

Además, deben realizar evaluaciones de compatibilidad electromagnética, ya que al estar varias tarjetas electrónicas operando en un espacio tan reducido se pueden generar interferencias que pueden provocar que fallen o se apaguen.

Otra prueba es la de enlaces de telecomunicaciones, para verificar que se puede enviar y recibir información del nanosatélite. Además deben realizar un análisis de deorbitación, es decir, que éste no dure más de 5 años en el espacio. K´oto tiene un tiempo de vida máximo de un año.

“En el Laboratorio Nacional de Ingeniería Espacial y Automotriz contamos con esa infraestructura para poder realizar ese tipo de pruebas. Es único en el país y con K´oto lo que estamos haciendo es demostrar que contamos con la capacidad para desarrollar tecnología nueva y que no sea nada más integración”.

• En el proyecto K´oto han pasado más de 90 estudiantes a través de estancias, prácticas, tesis. Han participado alumnos de la Universidad Autónoma de Querétaro, de la Universidad de Aeronáutica en Querétaro, del ITQ y de la UNAM.

Nanosatélites mexicanos

La importancia de los nanosatélites en esta nueva era espacial es que al ser de bajo costo han permitido que países emergentes, como México, puedan comenzar a tener acceso al desarrollo de este tipo de tecnologías.

Esto se ha visto con el desarrollo del nanosatélite K´oto, que al ser impulsado desde instituciones educativas como la UNAM, son punta de lanza para la generación de nueva tecnología espacial creada por los propios estudiantes.

Actualmente la UNAM está participando en dos proyectos adicionales, uno de ellos es Ixaya, el cual desarrolla en conjunto con el Programa Espacial Universitario (PEU) y cuya misión será monitorear puntos calientes, provocados por incendios.

Otro proyecto, en conjunto con el PEU, la agencia espacial mexicana y la Nasa, es el de la Constelación AzTechSat, integrado por cuatro nanosatélites construidos por diferentes instituciones. Uno de ellos será creado por la Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla, otro por la Universidad Panamericana, uno más lo construirán en conjunto la Universidad Aeronáutica en Querétaro y la Universidad Politécnica de Querétaro y el cuarto satélite lo desarrollará la UNAM.

“Estos cuatro satélites van a trabajar en conjunto y lo que buscan es el rastreo de animales mamíferos acuáticos, con este proyecto queremos monitorear la migración de estos mamíferos, ver si están cambiando su trayectoria con el cambio climático o también buscar la protección de los mismos”

• Al estar en órbita baja, menor a 1000 km de altitud, el tiempo de vida de un nanosatélite es corto, de aproximadamente 1 año, ya que el mismo arrastre atmosférico lo reingresa a la atmósfera de la Tierra y lo desintegra, con lo que se genera menos contaminación que con los satélites grandes, que quedan como basura espacial.