El Projecte Microsat: Primer satèl·lit argentí en òrbita

El Projecte Microsat és fruit de l'esforç d'un equip liderat per científics cordovesos destinat a explorar les potencialitats científiques, educacionals i comercials de satèl·lits de pes i cost reduït.

Tot hipotètic observador allunyat de l'actualitat científica en tindria prou de fullejar a l'atzar un parell d'exemplars recents de les revistes Nature o Science o Scientific American per descobrir la "compulsió" dels científics cap a temes relacionats amb el que es va començar a anomenar Ciències de la Terra. Articles relacionats amb l'estudi de la dinàmica del camp magnètic terrestre, amb el fenomen del Nen -que fa unes setmanes va sacsejar les costes del Pacífic-, estudis sobre vulcanisme, escalfament dels oceans, deriva de gels, etc., comencen a abundar en aquestes revistes. Aquest fet sembla indicar que l'anàlisi de la dinàmica del nostre planeta és un dels dos o tres temes clau de les properes dècades. Eines bàsiques per encarar seriosament la investigació en aquestes àrees són les megacomputadores, (CRAY és la més coneguda), indispensables per a l'elaboració de models de predicció climàtica; els coets, ja sigui per realitzar mesuraments in situ relacionades amb l'alta atmosfera, com per al transport de satèl·lits i, finalment, els propis satèl·lits com a plataformes espacials que permeten l'obtenció d'imatges i mesuraments continus de variables, com densitats de partícules, camps elèctrics i magnètics, etc.

Si bé el nostre país fins al moment no posseeix cap megacomputadora ni sosté desenvolupaments relacionats amb l'àrea de la coeteria, en canvi, ha iniciat diversos iniciatives pel que fa a la investigació i desenvolupament de tecnologia satel·litària.
En aquest article farem un breu panorama cronològic d'un projecte que es va iniciar el 1992 i que va culminar amb la posada en òrbita del primer satèl·lit dissenyat, construït i assajat a l'Argentina. Ens proposem mostrar, si bé de forma una mica esquemàtica, la multiplicitat i heterogeneïtat dels obstacles que va ser necessari superar per a la seva concreció, així com relatar els objectius proposats i els resultats aconseguits fins al present.
Amb l'objectiu inicial d'explorar l'abast educatiu, científic i comercial de satèl·lits de petita massa i baix cost, a finals d'agost de 1996, el satèl·lit argentí m SAT-1 "VÍCTOR", desenvolupat a l'Institut Universitari Aeronàutic de Còrdova, va ser posat en òrbita per un coet portador rus del tipus Semiorka Molnya.
L'aspecte general del microsatèl·lit és el següent: Consta d'una massa d'aproximadament 30kg, amb forma cuboide de dimensions 340x340x430 mm, una estructura d'aliatge d'alumini, panells solars muntats sobre el seu contorn, un control tèrmic passiu i equipament electrònic per a comunicacions i maneig de dades. La font d'alimentació descansa en les esmentades cel·les solars emmagatzemant l'energia en bateries de Ni-Ca (níquel-cadmi). La potència mitjana total és de 8Watts per a un voltatge de 14Volts (fig. 1).

Figura 1

Pel que fa als objectius del projecte, és possible narrar tant els serveis que pot prestar el microsatèl·lit, com els objectius d'investigació i desenvolupament de la tecnologia espacial.
Pel que fa als primers, es va buscar l'obtenció i transmissió a Terra d'imatges de la superfície terrestre, en particular del territori argentí, en baixa i alta resolució, i l'enllaç entre estacions terrestres amb equipaments per a comunicació del tipus de ràdio amateur.
Com a objectius de recerca i desenvolupament s'inclouen la recerca de pautes de disseny d'un sistema d'estabilització del propi satèl·lit i identificació, restitució i predicció d'òrbites.

Els primers passos del projecte m SAT-1 "VÍCTOR" es remunten al març de 1992. La filosofia que des del començament va guiar el desenvolupament del microsatèl·lit es va orientar a l'obtenció de resultats de baix cost i en un temps reduït respecte dels temps convencionals manejats pels programes espacials.
Si bé la durada total, fins al moment de la posada en òrbita i recepció en Terra de les primeres senyals, va ser de 46 mesos, un temps que pot considerar-se llarg, en aquest interval s'han d'incloure el disseny, la construcció i l'assaig de models de laboratori, un model d'enginyeria, un model de qualificació i un model de vol. Durant aquestes etapes es va haver de treballar en el desenvolupament de sensors, de tecnologia de panells solars i de maquinari de comunicacions per a les condicions ambientals de l'alta ionosfera. És important aclarir que si en lloc de desenvolupar propis s'hagués comprat material espacial qualificat, s'haurien escurçat considerablement els temps de desenvolupament, però els costos involucrats haurien acabat ràpidament amb el projecte mateix.
Aquest es va iniciar amb una sèrie d'estudis preliminars que van buscar visualitzar una estratègia global de disseny, assumint òrbites entre 600 i 900km d'altura (rang que posteriorment es va estendre de 240 a 1200km) amb inclinació en el rang de 30-110°, paràmetres consistents amb òrbites de baixa altitud, conegudes com LLEÓ (low earth orbit), del tipus de les que poden ser assolides mitjançant els coets del grup ARIANE IV. Es va decidir també no utilitzar parts desplegables articulades i minimitzar el nombre de parts mòbils.
Després va seguir un període de treball pacient i reiteratiu, que va incloure múltiples assajos sobre models de laboratori tant com simulacions computeritzades, orientats a la detecció de punts tecnològics crítics. En aquest estadi, i com a resultat de les negociacions amb les empreses GLAVCOSMOS / NPO Lavochkin de la Federació Russa, es va prendre la decisió de transportar "VÍCTOR" com a càrrega secundària de la missió PROGNOZ M2 utilitzant el llançador rus Molnya. El microsatèl·lit argentí s'ubicaria en la quarta etapa i se separaria d'ella a continuació de la separació tercera / quarta etapa. D'aquesta manera quedaven definits els paràmetres inicials de l'òrbita.

Figura 2. Model de qualificació en cambra de buit

Al maig de 1994 es va estar en condicions de començar el muntatge de les parts mecàniques i electromecàniques, la incorporació de l'instrumental electrònic i el desenvolupament del programari. En aquesta fase es va concretar un model d'enginyeria per a estudis de compatibilitat de l'espai disponible respecte de l'equipament i es van efectuar assaigs funcionals, el que va requerir el desenvolupament d'un sistema de simulació en temps real. Finalitzada aquesta fase de desenvolupament es va procedir a integrar el model de qualificació, que va ser sotmès a diversos tipus d'assajos de vibració, d'excitació tèrmica en cambra de buit ja xocs i excitació acústica. El model "sobreviure" aquestes proves i va possibilitar el pas a la fase final (fig. 2).
Al novembre de 1995 es va començar a acoblar el model de vol. La integració de les seves parts es va haver de fer en una sala neta, és a dir, climatitzada i pressuritzada. El transport del microsatèl·lit es va efectuar en un contenidor l'interior reproduïa les condicions ambientals de la sala "neta".
Al juliol de 1996, es va traslladar a "VÍCTOR" a les instal·lacions de NPO Lavochkin a Khimki, Moscou. Des d'allà, per via aèria, es va efectuar el trasllat a l'àrea de llançament. Simultàniament, a Còrdova es finalitzava la construcció de l'estació terrestre de telemetria i comandament des d'on serien rebudes els primers senyals de "VÍCTOR".

Figura 3 m SAT a punt per al llançament coma càrrega auxiliar en el coet Molnya.

Ja en el cosmòdrom de Plesetsk (Federació Russa) es van realitzar els assajos finals i la incorporació de "VÍCTOR", en estat desactivat, en el vehicle portador (fig. 3). El llançament es va efectuar sense inconvenients.
Produïda amb èxit la separació, es va arribar a l'instant crucial sobre el qual van confluir els gairebé quatre anys de treball, que els experts anomenen "verificació d'òrbita", i que inclou l'activació de l'ordinador de bord, la verificació del funcionament de tots els subsistemes, l'activació del sistema d'estabilització amb l'objecte de minimitzar la rotació del satèl·lit, l'enllaç radioelèctric entre el satèl·lit i l'estació terrestre i, finalment, el seguiment i recepció de les dades a terra.
Després d'una espera angoixant, als 54 minuts d'haver estat posat en òrbita al voltant de la Terra, el 29 d'agost de 1996 a les 9.31 hores de Moscou van ser rebudes a l'estació terrestre de Còrdova els primers senyals de "VÍCTOR".

Figura 4. Imatges del territori argentí enviades per "VÍCTOR", obtingudes mitjançant una càmera de camp ampli (baixa definició)

A poc més d'un any de la data del llançament, les activitats dels investigadors es concentren en l'operació del m SAT i en l'elaboració de les dades obtingudes. A la Figura 4 s'observa una fotografia enviada per "VÍCTOR".

Els resultats obtinguts demostren que la missió proposada s'està complint amb un elevat percentatge d'èxit. No obstant això, la valoració concreta d'aquest èxit resideix en la possibilitat de capitalitzar aquests resultats com experiència tècnica irreemplaçable i base certa de treball per a futurs desenvolupaments tecnològics en microsatèl·lits.

Font: CienciaHoy