¿Para qué queremos satélites del tamaño de un puño?

Esta semana se presentaba el proyecto Starshot, basado en una nave minúscula impulsada por láser para llegar a las estrellas. Los microdispositivos abren nuevas posibilidades en el espacio: desde hace años, ingenieros y científicos trabajan para reducir el tamaño de naves y satélites, reducir su coste y ampliar sus funciones. Bienvenidos a la era de los femtosatélites.

Los satélites artificiales están con nosotros desde el lanzamiento del célebre Sputnik en 1957. Suelen clasificarse según su peso. De esta forma, un satélite grande pesa más de una tonelada, uno mediano entre 500 y 1.000 kg, y después existe una lista de naves miniaturizadas que siguen la siguiente tabla:

Recientemente, ingenieros de la Arizona State University presentaron en sociedad su minúsculo SunCube FemtoSat, un femtosatélite que cabe en la palma de la mano, de apenas 3 centímetros cúbicos, ideal para fines académicos y de investigación. De hecho, la idea es proporcionar una herramienta práctica para que los estudiantes diseñen y experimenten, desde el colegio hasta la universidad.

Ainhoa Cid Del Valle tiene 25 años. Recientemente ha ganado el Premio YUZZ 2015 precisamente con un proyecto de nanosatélites diseñados para la observación de la Tierra y teledetección, a través de los desarrollos de su empresa Karten Space. Su KEOSat es un nanosatélite, de menos de 10 kg de peso, que espera ahora financiación para alcanzar su órbita.

¿Por qué un satélite tan pequeño? "La principal ventaja es el tamaño, al ser más reducido se reduce también el tiempo y los costes de desarrollo. En nuestro caso, el objetivo era disminuir el precio, lo que hace que puedas ofrecer servicios como telecomunicaciones o servicio de imágenes vía satélite de forma más competitiva", comenta a EL ESPAÑOL.

Este tipo de satélites, por regla general, están pensados para trabajar en equipo. Las constelaciones de pequeños dispositivos en órbita pueden resultar tremendamente útiles en tareas muy concretas. "En cuanto a la observación de la Tierra", afirma Cid, "cuantos más satélites tengas en el espacio se obtendrá una imagen de la misma superficie de terreno en menos tiempo”.

Por su parte, el ingeniero Fernando González García, ex director del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), afirma a este diario que "los satélites muy pequeños tienen implicaciones muy grandes". Recuerda que el propio INTA desarrolló uno muy pequeño, de 10x10x30 cm y 3 kg, llamado OPTOS y aún operativo dos años y medio después de alcanzar su órbita. "Es cierto que tienen un futuro prometedor, sobre todo si forman parte de una constelación de satélites", coincide este experto.

Aplicaciones

Según González, estos minúsculos satélites pueden realizar trabajos diferentes a uno de gran tamaño, "que sólo puede estar en un mismo sitio cada vez", pero duda de que puedan actuar como sustitutos de éstos. "Uno de los graves problemas que tiene la observación de la Tierra es que el satélite se está moviendo respecto del planeta y para repetir una foto suele tardar del orden de dos a tres días; eso no sucede con una constelación de satélites más pequeños", puntualiza.

Para labores muy sencillas, como tomar imágenes simples en muchos sitios a la vez, existen al menos dos ventajas claras propias de satélites reducidos: es posible lanzar muchos a la vez y resultan muy baratos, especialmente si logras fabricarlos en serie. "También se pueden usar para medir determinados componentes en la atmósfera o la radiación solar con una constelación grande de microsatélites que sólo se dediquen a eso", añade.

Otra posible aplicación, según Cid, es investigar cómo se comportan materiales e incluso seres vivos en órbitas bajas. "Por ejemplo, si quieres un dispositivo para mandar una placa de Petri con un organismo a ver cómo se comporta fuera de la atmósfera, te puede servir", razona.

González también recuerda que hay otra posible aplicación muy concreta: satélites en miniatura para defensa. "Cabe la posibilidad de almacenarlos en stock y poder ponerlos en órbita muy rápidamente si surge una necesidad: en el plazo de una semana pueden estar operativos", apunta, y añade: "Eso sí, servirían para tareas muy concretas: detectar una señal y avisar de que se ha recibido, o detectar el lanzamiento de un misil... Para ello se pueden diseñar una serie de pequeños satélites", afirma este ingeniero.

Las (lógicas) limitaciones

Además de los evidentes problemas de espacio (sería complicado montar un potente telescopio en tan pocos centímetros cúbicos), los satélites tan pequeños tienen una vida limitada. Un gran satélite suele tener combustible suficiente como para mantenerse en su órbita de forma permanente, suelen disponer de componentes buenos -y caros- y sus dispositivos suelen estar duplicados por si alguno falla: pocas agencias y compañías se la van a jugar en misiones que pueden llegar a costar 500 millones de euros.

Mientras, cuanto más pequeño sea el satélite, menos componentes caben, y se eligen de menos calidad, más baratos. "No llevan combustible, se ponen en unas órbitas bajas y tienen una vida relativa corta, de en torno a los tres años", recuerda Cid. "Van cayendo de órbita y llega un momento en el que reentran en la atmósfera y se desintegran".

No obstante, González recuerda que "el OPTOS del INTA lleva dos años y medio en órbita y funcionando perfectamente". "Es cierto que estas naves, como nuestro picosatélite, se acercan a la Tierra, pero muy poco a poco, ya que su caída y el rozamiento es proporcional a su superficie: cuanta menos superficie eficaz tienes, menos tienden a caer", asegura.

El OPTOS, además, está diseñado para evitar los problemas de radiación que pueden incidir en las partes electrónicas. "Mediante un reseteo del software se alivia el efecto de la radiación y se puede evitar, de esta manera seguimos sacando fotos con él", apunta. 

En cualquier caso, la mortalidad de estos ingenios es muy alta, no sólo porque se desintegran en la atmósfera al ir cayendo: se tiende a usar electrónica comercial, más barata y no de la misma calidad que la que se usa en proyectos espaciales de mayor envergadura: cuanto más baratos son los componentes, más opciones hay de que fallen.

Energía y lanzamiento

Otros problemas que tienen que afrontar estos pequeños ingenios espaciales tienen que ver con la fuente de energía. Estos aparatos se alimentan mediante energía solar: cuentan con células para recogerla, que a su vez han de alimentar baterías, en este caso minúsculas.

Muchas de las baterías utilizadas en estos proyectos son comerciales, de ion-litio como las de casi todos los teléfonos móviles, pero que ya ha sido probadas y testadas en el espacio: han subido en otras misiones, se han probado, funcionan y resisten bien a las radiaciones.

"Se ha avanzado mucho en batería, las de níquel metal-hidruro se han desarrollado un montón gracias a la industria del automóvil, sobre todo, y de esos avances se están aprovechando los satélites más pequeños", añade González. Pero Cid puntualiza que, a estas escalas, "tienen muy poca chicha: cualquier batería móvil es mucho más potente".

¿Estamos a el principio de una auténtica democratización de los satélites? González lo duda: "Los CubeSat son tan baratos que no importa tanto perderlos, pero el problema es el lanzamiento". 

Lo cierto es que, hasta la fecha, el problema de colocar en órbita un dispositivo espacial es que quienes tienen capacidad suficiente para hacerlo trabajan para los fabricantes de satélites grandes, que son sus mejores clientes. Y éstos no ven con buenos ojos compartir lanzamientos con pequeños satélites que pueden arruinar misiones carísimas.

Haría falta que hubiera un lanzador de pequeños satélites que fuera barato, y eso todavía no existe

"De hecho", afirma el ingeniero, "el gran avance de los satélites pequeños fue estandarizar su recubrimiento para evitar interferencias con sus hermanos mayores". A partir de ahí, los CubeSat se han ido lanzando como pasaje basura. "Valga la comparación, es como la gente que viaja en el techo del tren en países del Tercer Mundo: si te caes, te fastidias", comenta Gonzalez con humor, y añade: "Van de paquete".

"Lo que haría falta es que hubiera un lanzador de pequeños satélites que fuera barato, y eso todavía no existe; hay muchas ideas, como los globos aerostáticos con un sistema de cohetes más pequeños para completar la última etapa...", se lamenta este ingeniero. "Pero hoy por hoy estos satélites son tan baratos que la industria no tiene manera de desarrollar este lanzador dedicado expresamente a poner en órbita ocho, 15 o 30 satélites de este tamaño a la vez". 

Así pues, el reto también está en lanzamientos baratos con alguna garantía de que los satélites se pondrán en órbita donde uno quiere.