Columna de Astronomía | El surgimiento de los satélites miniatura

Pueden pesar solo gramos y hacer tareas antes impensadas. Son los satélites de pequeño formato que están revolucionando la industria espacial.

13 de Septiembre de 2017 | 09:40 | Por Franz Bauer
Por Franz BauerAcadémico del Instituto de Astrofísica de la U. Católica de Chile

Doctor en Astronomía de la Universidad de Virginia (EE.UU.). Fue investigador postdoctoral en la Universidad del Estado Pennsylvania (EE.UU), Universidad de Cambridge (Inglaterra) y Universidad de Columbia en Nueva York (EE.UU). Profesor asociado del Instituto de Astrofísica de la Pontificia Universidad Católica de Chile, miembro del Centro de Astro-Ingeniería UC e investigador del Instituto Milenio de Astrofísica y del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA).

Los satélites vienen en todos los tamaños, algunos pueden caber en la palma de la mano, mientras que otros ¬–como los telescopios espaciales Hubble o Chandra– son tan grandes como un bus. Por ello no sorprende que el costo de lanzar objetos al espacio sea proporcional a su peso: entre 11 y 20 millones de dólares por tonelada. Estos altos precios han significado que sólo las naciones ricas y ciertas corporaciones puedan salir a explorar fuera de la Tierra, pero esto está cambiando.

Estos costos han impulsado la innovación masiva de la miniaturización, los materiales livianos y las mejoras en el almacenamiento y la producción de energía. Esto no sólo ha inspirado diseños cada vez más complejos y sofisticados (por ejemplo, GOES-R, Gaofen 4, o el JWST), sino que también ha permitido construir satélites más pequeños y ligeros que requieren lanzadores más baratos.

Los "SmallSats" son satélites con masas –incluyendo el combustible– por debajo de 500 kilos y de tamaño más pequeño que un refrigerador. Por eso los SmallSats requieren sistemas innovadores de propulsión, control de actitud, comunicación y computación. Algunos de los primeros fueron las sondas Pioneer 10 y 11 de la NASA, lanzadas en 1972 y 1973, respectivamente. Estas misiones forjaron el camino para los famosos Voyager 1 y 2, lanzados en agosto y septiembre de 1977.

Breakthrough Starshot, por ejemplo, tiene planes de desarrollar chips de 1 gramo equipados con velas ligeras y sistemas de navegación, de imágenes y de comunicaciones para mandarlos a otros sistemas

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Los SmallSats, a su vez, se subdividen por peso en MiniSats (100-500 kilos), MicroSats (10-100 kilos), NanoSats (1-10 kilos), PicoSats (0,01-1 kilos) y FemtoSats (0,001-0,01 kilos). Una ventaja clave de estos satélites es que pueden tener lanzamientos múltiples o en modo 'piggyback', llenando así cualquier espacio extra en los grandes vehículos . Los SmallSats también permiten misiones que los satélites más grandes simplemente no pueden lograr. Entre ellas están las formaciones o "enjambres" para permitir funcionalidad distribuida y redundancia; la inspección, reparación o mejora en órbita de satélites más grandes; o como plataforma de bajo costo para investigaciones científicas, demostraciones de nuevas tecnologías y conceptos de misión avanzados.

Una clase de SmallSat particularmente interesante es el CubeSat, el que mide 10x10x10 cm3. Aunque fue concebido en 1999, su desarrollo de explotó recientemente y este crecimiento podría ayudar a reducir los costos de toda la industria espacial. Antes de 2014, sólo 75 CubeSats habían sido lanzados, mientras que hoy ese número es de aproximadamente 800 y se proyecta que crezca anualmente alrededor del 40% hasta 2021.

Pero los que hoy están en la vanguardia son los FemtoSats o "satélites de chips" (coloquialmente llamados "Sprites"). Aunque aún están en la etapa de prototipo, ya son parte de algunos proyectos impresionantes. La empresa Breakthrough Starshot, por ejemplo, tiene planes de desarrollar chips de 1 gramo equipados con velas ligeras y sistemas de navegación, de imágenes y de comunicaciones para mandarlos a otros sistemas. Cientos a miles de ellos serán propulsados hasta el 20% de la velocidad de la luz para llegar a la estrella más cercana Proxima Centauri, que aloja al planeta Proxima b, usando un láser de 100 billones de watts. Con una fecha de lanzamiento agendada para 2036, el viaje durará 20 años y una vez en el destino las imágenes tardarán 4 años en llegar a la Tierra.

El lanzamiento de un satélite propio puede parecer un sueño ridículo, pero ya existen kits de "hágalo usted mismo" y los costos de lanzamiento de una carga de menos de un kilo son relativamente "baratos": sólo USD $ 20.000 por el kit más el lanzamiento. A este ritmo, podríamos ver satélites "personales" reemplazando drones como regalos de cumpleaños en un futuro no tan lejano (¡mucho antes de ver fotos de Proxima b!).

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