Satèl·lits de butxaca per investigar a l'espai

Uns fragments de cinta mètrica, de la mateixa que es fa servir per mesurar, per exemple, les prestatgeries de casa. Unes bateries com les del mòbil. I els mateixos circuits d'un ordinador domèstic. Són alguns dels components comercials del petit satèl·lit Cat-1, de 10 centímetres d'aresta, que han dissenyat investigadors de la Universitat Politècnica de Catalunya, del NanoSat Lab, i que viatjarà a l'espai l'estiu del 2014, enganxat a l'Arianne. El coet serà llançat des de la base de Kourou, a la Guaiana Francesa, amb la missió per proveir l'Estació Espacial Internacional (ISS). El Cat-1 anirà dins d'una petita caixa i es desenganxarà de l'Arianne abans d'arribar a l'ISS. Es quedarà sol, flotant a l'espai, a més de 400 quilòmetres de la Terra. La seva feina serà dur a terme els sis experiments que porta incorporats.

El NanoSat Lab fa més de 7 anys que treballa per fer realitat aquest petit giny de l'espai que s'adiu perfectament amb la crisi actual i l'objectiu anunciat, tant per part de la NASA com de l'ESA, d'abaratir les missions.

Ja fa més d'una dècada que els estudiants de tot el món investiguen amb CubeSats, tal com s'anomenen aquests nanosatèl·lits. El 2001, científics de la Universitat Politècnica de Califòrnia, coneguda com Cal Poly, en van dissenyar l'estructura bàsica. A partir d'aquí, investigadors de tot el món han anat treballant per millorar-los, abaratir-los i perquè siguin una plataforma adequada per a experiments concrets a l'espai. El Cat-1 serà un dels primers del món que incorporarà més d'un experiment.

Arriba el senyal

A la paret del laboratori de la UPC, al NanoSat Lab, hi ha dos grans monitors. En un es pot veure l'antena que hi ha a la teulada d'un dels edificis de la universitat, que capta els senyals dels nanosatèl·lits que actualment hi ha en òrbita. A l'altre hi ha un mapa del món, amb informació sobre cada un dels nanosatèl·lits, dels quals mostra les posicions. En total, a l'espai n'hi ha uns 40, i bona part han estat fets des de centres universitaris. De fet, un dels valors dels nanosatèl·lits i del seu origen acadèmic (són una eina de pràctiques) és que les dades que recullen poden ser captades de manera oberta des de les estacions que cada universitat té. "Cada 90 minuts fan una volta a la Terra, amb la nostra antena el podem captar cada 15 minuts", explica Joan Ramos, investigador d'enginyeria electrònica de la UPC.

El 'low cost' arriba a l'espai

Els petits satèl·lits suposen un important estalvi respecte als convencionals. El cost de fabricació és 3 o 4 cops inferior al d'un satèl·lit gran, explica Eduard Alarcón, professor d'enginyeria electrònica de la UPC. El llançament està entre els 80.000 i els 90.000 euros. És el més car de tot plegat i, per això, abans cal estar ben segurs que tots els components funcionaran quan ja siguin a l'espai.

Per evitar la màxima que diu que "el que és barat acaba sortint car", els esforços cal dedicar-los al procés que garanteix la seguretat total de tots els components. En el disseny del Cat-1 hi han treballat uns 50 investigadors. El laboratori de la UPC també té tot l'instrumental necessari, i és únic al sud d'Europa. Disposa de tota una sèrie d'aparells per fer proves als components amb els quals es fabrica el CubeSat. Tots els materials ja són ben coneguts a la Terra. Ara bé, no tot serveix. Tan sols alguns materials estan preparats per sobreviure a les condicions de l'espai. Un exemple ben quotidià són els quatre fragments de cinta mètrica que fan d'antenes. Es tracta de coure recobert de tefló, material resistent a l'espai.

Al NanoSat Lab també tenen un feix de llum, amb una intensitat equivalent a dos Sols, per tal de provar materials que resisteixin la radiació solar i les altes temperatures. Amb un altre aparell comproven com reaccionen certs materials en condicions de buit. "N'hi ha que quan els introdueixen peten com les crispetes", afirma Ramos. També disposen d'una altra màquina per simular les vibracions a les quals l'aparell haurà d'estar exposat quan sigui a l'espai.

Les instal·lacions estan obertes a projectes de fora de la UPC i, per tant, a col·laboracions, tant amb altres universitats com amb el sector privat. "Si volem entrar al segle XXI, hem de saber fabricar les coses nosaltres", afirma Adriano Camps, investigador de teoria del senyal i les comunicacions de la UPC.

Un satèl·lit, molts experiments

El Cat-1 és dels primers nanosatèl·lits que incorpora molts experiments, un total de sis. Una de les tecnologies que s'assajaran serà un transistor de grafè desenvolupat per l'Institut de Tecnologia d'Estocolm. L'objectiu és tenir dades sobre com reacciona a l'espai aquest nou i prometedor material, que es creu que substituirà al silici.

També es farà un experiment per a una agència del departament de Defensa dels Estats Units, la DARPA. L'experiment està patrocinat per la NASA i forma part de la tesi d'Elisenda Bou, doctoranda a cavall de la UPC i l'Institut Tecnològic de Massachusetts (MIT). Es comprovarà el funcionament d'una tecnologia per transmetre sense fils energia a l'espai, entre constel·lacions de satèl·lits. També pot tenir aplicacions a la Terra. S'assajarà també amb cèl·lules solars desenvolupades a la UPC per tenir un bon rendiment a l'espai. Un altre experiment serà amb un sistema de recol·lecció d'energia ambiental. Aprofitant la diferència de temperatura entre l'exterior i l'interior del satèl·lit (entre 5 i 10 graus) es pot produir energia per a consum del mateix dispositiu. Des de la UPC ja es treballa en una segona generació, el Cat-2, en què s'acoblaran tres cubs.