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Jueves, 27 marzo 2014
Astronáutica

Desarrollo del nanosatélite 3Cat-2

Los nanosatélites se perfilan cada vez más como una opción eficiente para realizar ciencia en el espacio sin tener que depender del enfoque tradicional de un satélite grande y costoso. El progreso tecnológico ha permitido lograr un grado de miniaturización de sistemas que no muchos años atrás era imposible. Gracias a ello, los nanosatélites de diseño más ambicioso en los que ahora se trabaja son capaces de igualar muchas de las prestaciones de satélites previos de gran peso y que presentaban severas exigencias de capacidad de carga en el lanzamiento.

Algunas universidades y otros centros han apostado fuerte por esta vía de acceso más ágil y fluido al espacio, y en el caso de España una de estas instituciones es el Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC), un centro que funciona bajo los auspicios de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), la Universidad de Barcelona, la Universidad Autónoma de Barcelona, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la Generalitat de Cataluña, y la red CERCA (Centres de Recerca de Catalunya, o Centros de Investigación de Cataluña).

NCYT de Amazings ha estado en contacto con uno de los ingenieros del grupo del IEEC que trabaja en el desarrollo del nanosatélite 3Cat-2, para conocer de primera mano la marcha del trabajo.

Hugo Carreño Luengo, ingeniero aeronáutico por la Universidad Politécnica de Madrid y máster en Intensificación en Vehículos Espaciales, que actualmente cursa el doctorado (con el profesor Adriano Camps como director de tesis) en la Universidad Politécnica de Cataluña - Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña, realizando su actividad en el Laboratorio de Teledetección (Remote Sensing Laboratory) de la citada universidad, formó hace más de un año un equipo de trabajo y presentó una propuesta para que un experimento volase en el programa REXUS/BEXUS que coordina la Agencia Espacial Europea (ESA).

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Modelo 3D del nanosatélite 3Cat-2. (Imagen: IEEC / UPC) 

El programa REXUS/BEXUS permite que los estudiantes de las universidades y centros de educación superior en toda Europa lleven a cabo experimentos científicos y tecnológicos en cohetes sonda y globos sonda. Cada año, se lanzan dos cohetes y dos globos, llevando a gran altura hasta 20 experimentos diseñados y construidos por equipos de estudiantes.

Los experimentos BEXUS vuelan en un globo sonda hasta una altitud máxima de 30 kilómetros, dependiendo de la masa total de la carga útil (entre 40 y 100 kilogramos). La duración del vuelo es de entre 2 y 5 horas.

Los experimentos REXUS se lanzan en un cohete sonda no guiado, estabilizado por rotación e impulsado por un motor Orión mejorado, con 290 kilogramos de propergol sólido. Es capaz de llevar 40 kilogramos de módulos de experimentos preparados por estudiantes hasta una altitud de unos 90 kilómetros.

La propuesta hecha por Carreño, jefe de los equipos TORMES y TORMES 2.0 en el marco del programa BEXUS, fue aceptada y el experimento se realizó con éxito el pasado mes de octubre (ver aquí la crónica del vuelo, http://noticiasdelaciencia.com/not/8533/). El TORMES se convirtió de este modo en el primer equipo español en la campaña BEXUS.

Los resultados obtenidos con este experimento están siendo muy útiles para el desarrollo del nanosatélite 3Cat-2, que será puesto en órbita en 2015. Este estudio es objeto de la tesis doctoral de Carreño.

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Tras el éxito de la pasada campaña y con el propósito de verificar con resultados experimentales los nuevos desarrollos teóricos, Carreño hizo una nueva propuesta a la Agencia Espacial Europea. El equipo TORMES 2.0 (que incluye nuevos estudiantes de máster) fue de nuevo seleccionado. El nuevo lanzamiento del globo estratosférico está programado para octubre de 2014 desde el Centro Espacial Esrange en el norte de Suecia.

La labor de investigación y desarrollo en la que trabaja el equipo de Carreño se centra en el uso de técnicas de reflectometría GNSS (Global Navigation Satellite Systems, o Sistemas Globales de Navegación por Satélite) para realizar observaciones de altimetría marítima desde un nanosatélite empleado como plataforma de observación de la Tierra.

La teledetección por satélite permite captar parámetros geofísicos de interés, tales como la salinidad en la superficie del mar, la humedad del suelo, y el estado del mar. Por otro lado, los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) cubren la Tierra con sus señales de navegación, empleadas hoy en día en una amplia gama de situaciones de la vida cotidiana, tales como la gestión de flotas, la orientación de vehículos o los mapas interactivos para actividades al aire libre y/o de ocio. Sin embargo, estas señales de navegación también pueden ser recibidas y procesadas después de reflejarse sobre una determinada superficie, siendo factible obtener de ellas información de altimetría. Este enfoque, conocido como GNSS-R o reflectometría GNSS, ofrece una forma barata de teledetección para recolectar datos de parámetros geofísicos sobre amplias zonas de la superficie de la Tierra.

Esto es posible debido a que el mecanismo de dispersión introduce "marcas de agua" o "huellas" en las señales, de tal modo que a éstas se les agrega información geofísica sobre la superficie que las ha reflejado.

La información así obtenida puede utilizarse para deducir valores de parámetros geofísicos en el océano (altimetría y estado de la mar, incluyendo alturas significativas de las olas y velocidad del viento), en la tierra (humedad del suelo, contenido de agua en la vegetación, topografía de la biomasa, y altura de la vegetación o de la capa de nieve) y en la criosfera (esencialmente datos sobre la estructura de la capa de hielo).

El trabajo con el nanosatélite 3Cat-2 se halla ya muy avanzado y en las próximas semanas se llevará a cabo el proceso de integración de los diferentes subsistemas.

El proyecto está dentro del marco del E-GEM FP7. El programa E-GEM (Earth Observation with GNSS Reflections) (http://www.e-gem.eu) tiene por objetivo dar forma práctica a lo que se perfila como un sector nuevo de la teledetección, a través de la especificación de características de instrumentos, la recogida de propuestas e impresiones de los usuarios ya existentes o potenciales, y la identificación de todas las necesidades concretas de los usuarios a fin de lograr una adaptación plena de la nueva técnica a las aplicaciones prácticas.

En el programa participan, por parte española, la Universidad Politécnica de Cataluña, la Universidad de Salamanca y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Del resto de Europa, participan DEIMOS Engenharia de Portugal, el Instituto Francés de Investigación para la Explotación del Mar, el Centro Nansen de Medio Ambiente y Teledetección en Noruega, el Norut (Instituto de Investigación del Norte) en Noruega, la Universidad de Roma Tor Vergata en Italia, la Universidad La Sapienza de Roma en Italia, y el Centro Alemán de Investigación en Geociencias (GFZ).

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