El NanoSat Lab de la UPC inaugura instal·lacions al Campus Nord i llançarà, a finals de mes, el CubeCat-1
Reconeixement nacional i europeu
La tasca desenvolupada al NanoSat Lab ha estat reconeguda en el darrer any tant en l’àmbit nacional com europeu. D’una banda, el Ministeri d’Economia i Competitivitat ha atorgat la distinció ‘María de Maeztu’ del programa de centres d’excel·lència al grup de recerca en Teledetecció, Antenes, Microones i Superconductivitat (CommSensLab), un dels pilars del laboratori, per iniciatives pioneres a l’espai, com ara la del desenvolupament dels 3Cat.
En l’àmbit europeu, el 7 de novembre del 2017, la missió FSSCat, una iniciativa presentada per la UPC i l’Institut Skoltech de Rússia, en col·laboració amb l’IEEC, va guanyar el ‘Sentinel Small Sat (S3) Challenge Award’ de l’ESA, la categoria més important dels Copernicus Masters Challenge Awards, considerats com els ‘oscars’ de l’espai. A més, va ser guardonat com l’Overall Winner de la Copernicus Masters competition.
L’objectiu del projecte és contribuir a desenvolupar la família de satèl·lits ‘Sentinel’ amb tecnologies innovadores que facilitin les missions de flotes de satèl·lits petits. Aquests aparells, en un futur, poden ser complementaris o poden aportar valor afegit als grans satèl·lits europeus desenvolupats fins ara per a l'observació de la Terra.
Gran part de la tecnologia que es posarà en òrbita a bord d’aquests petits satèl·lits de la missió FSSCat, anomenats 3Cat-5/A i 3Cat-5/B, procedeix de l’experiència i de la tecnologia desenvolupada per estudiantat i investigadors de la UPC al NanoSat Lab. Està previst que la missió FSSCat es llanci a mitjan del 2019 amb un coet europeu tipus VEGA.
Els doctorands Joan Francesc Muñoz i Carles Araguz amb el CubeCat- abans de la integració al mòdul espacial
El Laboratori de Càrregues Útils i Petits Satèl·lits (NanoSat Lab) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), on s’han desenvolupat la sèrie de nanosatèl·lits CubeCat, ha inaugurat, el 21 de novembre a Barcelona, instal·lacions amb equipament per validar en condicions netes els components i la tecnologia que viatja a l’espai a bord d’aquests petits satèl·lits de baix cost. El CubeCat-1 creat en aquest laboratori es llançarà a l'espai des de l'Índia a finals de mes.
21/11/2018
El NanoSat Lab de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) és un laboratori pioner en el desenvolupament i experimentació de petits satèl·lits dedicat a la docència, la recerca i la qualificació de tecnologies i aplicacions que han de viatjar a l’espai. Impulsat ara fa cinc anys per l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona (ETSETB) de la UPC, i amb el suport de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), el NanoSat Lab ha inaugurat, el 21 de novembre, noves instal·lacions al Campus Nord de la UPC a Barcelona, prop de la seva ubicació anterior, amb l’equipament necessari per verificar els components i la tecnologia que ha de viatjar a l’espai i per seguir desenvolupant petits satèl·lits i experiments espacials amb les màximes garanties possibles.
En l'acte d'inauguració hi han participat el rector de la UPC, Francesc Torres; el director de l'IEEC, Ignasi Ribas; el director de l'ETSETB, Ferran Marqués, així com els professors, investigadors i responsables del NanoSat Lab Adriano Camps, del Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions, Eduard Alarcón i Juan Ramos, ambdós del Departament d’Enginyeria Electrònica, juntament amb alguns dels doctorands que desenvolupen la seva recerca en aquest laboratori.
Els nanosatèl·lits tipus cubesat són dispositius de petit volum (en múltiples de cubs d’uns 10 centímetres de costat), amb un pes entre un i deu quilograms i que, gràcies a l’ús de components comercials, poden ser desenvolupats per grups d’estudiants i d’investigadors universitaris.
Si bé els experiments i la tecnologia que viatja a bord d’aquests aparells es poden elaborar en laboratoris com el NanoSat Lab de la UPC o en petits centres de recerca, els components que els formen, generalment, tenen un origen comercial i estan dissenyats per tenir una vida útil a la Terra, i han de resistir les vibracions del llançament, així com els efectes dels cicles tèrmics extrems o de la radiació i les partícules ionitzants d’alta energia.
Al NanoSat Lab, s’han instal·lat els aparells de testeig, mesura i calibratge que ja tenia en les anteriors instal·lacions (com ara la taula de vibracions i la cambra tèrmica i de buit) però en un sol entorn altament controlat: una nova sala blanca en la qual s’assegura que els paràmetres ambientals (la quantitat de partícules i pols contaminants de l’aire, el flux o la pressió de l’aire, entre d’altres) estan per sota d’un determinat nivell de contaminació. D’aquesta manera, les proves de resistència a les vibracions, al buit o als canvis extrems de temperatura que poden afectar els components, la tecnologia, els sistemes o l’èxit dels experiments que viatgen a bord dels petits satèl·lits es poden realitzar en un sol espai lliure de contaminació.
Per aquestes característiques, el NanoSat Lab és, segons Adriano Camps, “un espai universitari singular a Europa que compta amb l’equipament i amb els recursos necessaris per qualificar els components que s’han de posar en òrbita a l’espai. Per tant”, afegeix, “ara ja es pot obrir la porta a què les empreses del sector aeronàutic facin servir les noves instal·lacions per validar tecnologia espacial”.
Amb el nou equipament, el laboratori no només ha guanyat en qualitat, sinó també en capacitat per augmentar el nombre d’aparells d’instrumentació. Segons les necessitats dels experiments o dels projectes, es poden instal·lar nous aparells a la sala blanca i integrar-los també dins del circuit de control.
Una plataforma educativa
El NanoSat Lab ha guanyat també en metres quadrats de sala de treball i de taller, en el qual els estudiants poden crear els seus propis projectes, en el marc de l’assignatura Projectes Avançats d’Enginyeria (PAE), en la qual treballen en grup per assolir un projecte concret i complex. Seguint la iniciativa CDIO (Concebre-Dissenyar-Implementar-Operar), ja fa uns set anys que l’ETSETB va apostar perquè els nanosatèl·lits fossin una temàtica estrella de I’assignatura, ja que aquests petits aparells són, en si mateixos, un sistema complex que conté tota la carrera de les enginyeries de Telecomunicacions i d’Electrònica.
En l’àmbit docent, el NanoSat Lab constitueix, per tant, una plataforma educativa ideal per posar en pràctica coneixements adquirits en tecnologies espacials o en altres camps, que van des de l’astronomia i l’astrodinàmica, la navegació per satèl·lit o l’observació de la Terra, fins a les comunicacions òptiques, les antenes i els circuits de radiofreqüència.
Una saga pròpia de petits satèl·lits
En els darrers cinc anys, el NanoSat Lab ha esdevingut una infraestructura que utilitzen estudiants i investigadors. Actualment, 30 estudiants de grau i de postgrau fan servir aquestes instal·lacions, en les quals s’han format prop de 150 estudiants de grau i màster i 6 doctorands procedents de l’ETSETB i d'altres centes docents de la UPC, especialment de l’Escola d'Enginyeria de Telecomunicació i Aeroespacial de Castelldefels (EETAC), l’Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB) i l’Escola Superior d’Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT), la major part dels quals han estat els artífexs dels 3Cat (per CubeCat), una saga de petits satèl·lits experimentals que segueix l’estàndard CubeSat.
Dissenyats per estudiar la Terra des de l’espai, aquests aparells també permeten, un cop posats en òrbita, fer experiments científics alhora que analitzar el comportament d’un material o d’una tecnologia in situ i comprovar-ne l’eficiència i resistència. Els 3Cat incorporen en una sola plataforma més d’una càrrega útil, és a dir, més d’un element per estudiar a l’espai. Aquestes càrregues es poden definir, per tant, com a “demostradors tecnològics” de tecnologia, la qual en gran part, existeix al mercat i té un ús tan quotidià com els xips o els transmissors receptors de comunicacions sense fil dels telèfons mòbils. Adriano Camps afirma que, en el cas deldesenvolupament de petits satèl·lits, “l’extensió del seu ús a funcions científiques i de comunicacions ha significat, precisament, la democratització de l’accés a l’espai”.
I és que els nanosatèl·lits tenen grans avantatges econòmics: d’una banda, requereixen una inversió molt inferior a la dels satèl·lits (poden costar entre cent i dos-cents mil euros mentre que un satèl·lit convencional pot implicar una inversió molt superior). D’altra banda, es poden posar en òrbita aprofitant altres llançaments.
Un dels nanosatèl·lits desenvolupats al NanoSat Lab va ser el 3Cat-2, el primer satèl·lit dissenyat i fabricat a Catalunya, que va posar-se en òrbita el 15 d’agost de l’any 2016. Es va llançar amb tres experiments a bord per demostrar la viabilitat de diverses tecnologies vinculades amb sistemes de navegació per satèl·lit per a usos de teledetecció, així com per provar instrumentació per a una futura missió de l’Agència Espacial Europea (ESA).
Propers llançaments experimentals: el 3Cat-1, el 3Cat-4 i l’FSSCat
El proper llançament previst és, justament, el del primer nanosatèl·lit de la saga, el 3Cat-1, desenvolupat al NanoSat Lab de la UPC fa set anys per un equip inicial d’11 estudiants, en el marc de l’assignatura Projectes Avançats d’Enginyeria (PAE). El llançament està finançat per l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) i s’enlairarà a l’espai des de l’Índia a finals d’aquest mes, amb sis experiments a bord i amb tecnologia pròpia de la UPC. Concretament, les tecnologies que s’assajaran al 3Cat-1 seran les que es detallen tot seguit:
- Un transistor de grafè desenvolupat pel professor Max Lemme, del Reial Institut de Tecnologia (KTH) d’Estocolm (Suècia). Els transistors són components fets amb silici que formen part de la majoria de dispositius electrònics d’ús comú. La idea en la qual treballa el grup del KTH és fer transistors amb grafè per aplicar-los en tecnologies espacials. L’experiment dins del 3Cat-1 servirà per comprovar el comportament del grafè en les condicions de l’espai.
- També s’analitzarà com afecta l’impacte de partícules energètiques altament carregades mitjançant un comptador Geiger comercial, un instrument que mesura les partícules radioactives i les radiacions ionitzants. El mateix comptador servirà per mesurar l’impacte de la radiació en altres experiments que s’assajaran a bord del nanosatèl·lit.
- Un altre experiment, desenvolupat pels professors Manuel Domínguez i Joan Pons i per l’aleshores doctorand Sergi Gorreta, és un sistema microelectromecànic (MEMS) ressonant que servirà per monitorar, per primer cop in situ, com l’oxigen monoatòmic ataca un polímer, d’interès en aplicacions electròniques. L’oxigen monoatòmic és molt reactiu i és present en òrbites de baixa alçada.
- A bord del nanosatèl·lit també és posarà a prova un nou sistema de recol·lecció d’energia ambiental creat al NanoSat Lab. Aquesta tecnologia es basa en la diferència de temperatura entre l’exterior i l’interior del petit satèl·lit (entre 5 °C i 10 °C). L’objectiu és que alimenti perpètuament la balisa de telecomunicacions que identifica el 3Cat-1 fins i tot més enllà de la vida útil del minúscul aparell.
- En el mateix 3Cat-1 es comprovarà el funcionament d’una tecnologia desenvolupada per transmetre, sense fil, energia a l’espai. La transferència d’energia sense cables és una tècnica que permet distribuir energia elèctrica sense suport material i que es podria aplicar a dispositius de la llar, com ara mòbils, televisors o la Internet de les coses.
- La sisena càrrega a bord serà la càmera fotogràfica que permeti efectuar fotografies des de l’espai.
Al llançament del 3Cat-1 el seguiria el 3Cat-4, un nanosatèl·lit que també incorpora tecnologia pròpia, desenvolupat per un grup de 18 estudiants de grau, màster i doctorat de quatre centres docents de la UPC: l’ETSETB, l’ESEIAAT, l’ETSEIB i l’EETAC. Aquest equip multidisciplinar va ser l’únic espanyol seleccionat entre els sis finalistes de la segona edició del programa Fly Your Satellite!, de l’ESA. El llançament del 3Cat-4 està previst per a l’any 2019.
Més informació
- Un projecte de la UPC rep el premi ‘Sentinel Small Satellite Challenge’ de l’ESA i s’imposa com el millor dels Copernicus Masters Awards (08/11/2017)
- Estudiants de la UPC llançaran a l’espai el nanosatèl·lit CubeCat-4 per observar la Terra (28/07/2017)
- Llançat amb èxit el primer nanosatèl·lit català, dissenyat per la UPC, amb tres experiments a bord (06/09/2016)
- El NanoSat Lab de la UPC desenvolupa un nanosatèl·lit que es llançarà a l’espai el 2014 (03/10/2013)