CubeSat, el satélite elevado al cubo

Jordi Puig-Suari es capaz de sostener un satélite en cada mano. Pero la principal fortaleza de este barcelonés afincado en EEUU no se mide en el tamaño de sus brazos, sino en el de sus satélites: con sólo un litro de volumen y un kilo de peso, el CubeSat se ha convertido en el best seller de los satélites de bolsillo o picosatélites, los pesos pluma entre la extensa flota de ingenios que orbitan la Tierra.

La idea ha abierto las puertas del espacio a universidades y países que, sin posibilidad de acceder al exclusivo coto de los programas de las agencias espaciales, nunca habrían soñado con llevar su idea más allá de las nubes.

“En 1984, España aún no ofrecía grandes perspectivas en ingeniería aeroespacial”, explica a Público Puig-Suari, recordando cómo se aferró a la oportunidad de iniciar una carrera en EEUU. Su trayectoria allí ha estado marcada por un éxito que la revista Seed resume designándolo, en compañía de su colega, Bob Twiggs, como una de las “cinco mentes revolucionarias que han cambiado las reglas del juego”.

La historia de CubeSats arranca en 1999. Puig-Suari había trasladado su maleta llena de problemas y soluciones en la ingeniería de satélites desde la Universidad Estatal de Arizona a la Politécnica Estatal de California (Cal Poly). La implicación de los estudiantes en el desarrollo de estos artefactos no era una novedad, pero los obstáculos en coste y tiempo eran aún ingentes: “Se hacían satélites de 20 o 30 kilos, pero se tardaba demasiado y los estudiantes terminaban sus tesis sin llegar a ver su idea lanzada al espacio”, recuerda Puig-Suari.

Fue entonces cuando encontró a su media naranja profesional, Bob Twiggs, profesor del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica de la Universidad de Stanford.

En menos de un año, Puig-Suari y Twiggs habían logrado resolver este cubo de Rubik de la ingeniería aeroespacial, alumbrando la primera versión de CubeSat. Desde entonces hasta ahora, el crecimiento ha sido, en todos los sentidos, astronómico: más de 100 proyectos CubeSats en todo el mundo, más de una veintena ya en órbita y toda una cohorte de servicios asociados y empresas que han nacido a la sombra del cubo espacial.

La unidad básica es un cubo de 10 centímetros de arista con un peso máximo de un kilo. Este bloque primario puede repetirse hasta tres veces. Un espacio limitado pero que, bien aprovechado, los proyectos CubeSats han llenado de tecnologías a testar con vistas a futuras misiones o, últimamente, de experimentos: “Cada vez se hace más ciencia”, dice Puig-Suari.

El sistema trata de allanar el camino a los grupos de estudiantes sin experiencia previa en el desarrollo de satélites; se pueden emplear componentes comerciales e incluso algunas compañías, como la estadounidense Pumpkin, ofrecen kits completos con todo lo necesario para empezar a trabajar.

En cuanto a las lanzaderas, los creadores de CubeSats suministran el sistema de liberación P-POD, que se monta en un cohete. Hasta ahora los vehículos más solicitados son los rusos DNEPR y los indios PSLV, con un coste de lanzamiento que arranca en los 40.000 dólares. Una compañía holandesa y otra canadiense poseen sistemas de liberación propios y otros cohetes se están sumando a la gama de opciones, como los Falcon de la compañía SpaceX o la futura lanzadera Vega de la Agencia Europea del Espacio (ESA).

“Nunca pensamos que pudiéramos estar donde estamos ahora”, confiesa Puig-Suari. Algunas de estas sorpresas han sido Colombia, Malasia, Pakistán o Turquía, países que miran al espacio gracias a CubeSats. Tampoco faltan las grandes potencias, donde estudiantes y profesores emprenden sus proyectos sin llamar a las puertas pesadas y herméticas de las agencias espaciales.

En España hay al menos cinco proyectos CubeSats en diferentes grados de desarrollo y con distintos enfoques. En ellos participan las universidades de Vigo, Miguel Hernández de Elche, La Salle (Ramón Llull) de Barcelona y Politécnica de Catalunya. Entre algunos empeños encomiables con más talento que fondos, destaca OPTOS, gestado en el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) del Ministerio de Defensa.

El director de OPTOS en el Departamento de Programas Espaciales del INTA, César Martínez, aclara qué interés mueve a una institución consolidada como el INTA en el campo del satélite educativo: recorrer el camino inverso. “Queremos darle un enfoque más profesional al CubeSat”, dice. “Abrimos una línea de picosatélites que fueran homologables en calificación a los satélites grandes, así que decidimos adoptar el estándar CubeSat para mejorarlo”.

La línea se abrió con una misión concreta, OPTOS, valorada en 1,3 millones de euros. “Tecnológicamente es de lo más avanzado que hay”, asegura Martínez. Las mejoras incluyen un sistema de comunicación óptico sin cables, el ordenador de a bordo y un sistema de integración que permite manipular fácilmente cada tarjeta por separado.

OPTOS llevará cuatro experimentos, incluyendo mediciones de radiación y del campo magnético terrestre. Martínez espera que se lance entre 2009 y 2010.

OPTOS ya cuenta con un spin-off parcial. El INTA desarrolla tecnologías para el proyecto XatCobeo de la Universidad de Vigo, nacido al abrigo de la ESA, presupuestado en 1,2 millones de euros y respaldado por la Xunta de Galicia y el Ministerio de Ciencia e Innovación.

Fernando Aguado, director del XatCobeo, explica que el primer satélite gallego “hereda sistemas de OPTOS”, como el medidor de radiación. El INTA aporta también un sistema de paneles solares desplegables que supera las limitaciones de la escasa superficie del cubo.

Aguado destaca otras cifras en las que el XatCobeo ya ha triunfado, de acuerdo al enfoque original de CubeSats: “Cinco tesis doctorales y 30 proyectos de fin de carrera; pero a pesar del carácter educacional, los estándares de calidad serán los de la NASA”, añade.

El proyecto gallego tiene billete reservado en el vuelo inaugural de Vega, el nuevo cohete de la ESA, que debutará en fecha posterior a noviembre de 2009.

Entrevista con Jordi Puig-Suari, codirector del Proyecto CubeSats, profesor de la Universidad Cal Poly

¿Con qué objetivo se creó CubeSats?

El propósito inicial era facilitar el desarrollo de satélites en universidades incluso sin experiencia previa en satélites, y donde se pudieran emplear componentes comerciales.

¿Cómo se recibió su idea?

En el primer tanteo hubo tres o cuatro universidades interesadas. Pero algunos creyeron que no era más que un juguete; decían que no se podía hacer nada importante en algo tan pequeño.

¿Cuántos proyectos hay en marcha y cuál es su participación?

Tenemos más de 100 grupos que trabajan o han trabajado en CubeSats. Nosotros mantenemos el estándar y producimos uno de los sistemas de lanzamiento, el P-POD. También trabajamos con compañías de lanzamiento. Lo hicimos en Rusia un par de veces, pero queremos lanzar en EEUU. En Cal Poly tenemos también un grupo construyendo satélites. Hemos acabado cinco y tratamos de ayudar lo más posible a otras universidades que empiezan. También hay planes de colaboración con la NASA, donde ellos pondrán el satélite grande.

¿Cuántos CubeSats hay ahora en órbita?

Se han lanzado 40, de los cuales 24 están en órbita. Perdimos el resto en dos fallos de lanzamiento, uno en Rusia y el otro en EEUU.

¿Cuál es la carga útil más habitual?

Lo más popular es la prueba en el espacio de nuevas tecnologías que los satélites grandes usarán después. Últimamente hemos visto más experimentos científicos.

¿El proyecto más singular?

Yo diría que GENESAT 1, un experimento biológico de la NASA. Demostró que se pueden hacer estos experimentos sin usar un shuttle, sin necesidad de recuperarlos.

¿El éxito más destacable?

Haber lanzado el primer satélite colombiano. La respuesta allí fue espectacular. Ahora quieren desarrollar sistemas para CubeSats.

¿Cuál es la pega?

El consumo de energía es alto para la superficie de paneles solares de las caras del cubo. Pero ya hay grupos trabajando en paneles desplegables. Nuestra mayor preocupación es la basura espacial. Queremos dirigirnos a órbitas más bajas y facilitar una caída rápida.

¿Qué será lo próximo?

Queremos extender el sistema hasta que sea casi una rutina en todo lanzamiento.

¿Qué cambios espera en su área con Obama?

Esperamos que aumente la colaboración de EEUU con otros países y que se rompa así el relativo aislamiento de los últimos años.