El desarrollo de la ingeniería espacial en México

@KarlozDuarteAgencia Espacial Mexicana

Colima, Col.5 de septiembre de 2013

Contenido• México: pionero en ingeniería

espacial• Aplicaciones espaciales• ¿Qué hace especial a un sistema

espacial?• ¿Qué contiene un satélite?• Tú puedes desarrollar satélites• CanSats y CubeSats llegaron para

quedarse• Conclusiones

Fuimos pioneros en ingeniería espacial. ¿Qué nos pasó?

Aplicaciones espaciales

– Comunicaciones– Navegación– Observación– Exploración_ …

¿Qué hace especial a un sistema espacial?• Ambiente adverso

– En el lanzamiento– En el espacio

• Alta confiabilidad y resistencia a fallas

• Límites de peso, volumen y energía

• Escasa posibilidad de reparación y mantenimiento

• Autonomía• Alto costo

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Misión y carga útil

– Misión espacial: el propósito de colocar un equipo (carga útil) y/o personal para llevar a cabo actividades que no pueden realizarse en Tierra.

– Carga útil: el diseño de un equipo está influenciado fuertemente por su misión, el tiempo de vida anticipado, el vehículo de lanzamiento seleccionado y los ambientes de lanzamiento y del espacio.

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Algunos tipos de misiones

– Comunicaciones– Observación de la Tierra– Navegación– Astronomía– Física espacial–Militar– Prueba de tecnología– Etc.

Por la altura orbital:

– LEO Órbita baja– MEO Órbita media– GEO Órbita Geosíncrona– SSO Órbita Sol Síncrona– HEO Órbita alta etc

Clasificación de los satélitesPor el carácter:– Militar– Civil– Mixto

Por el tamaño:

– Grandes >1000 Kg– Medianos 500 – 1000 Kg– Pequeños

• Minisatélites 100- 500 Kg

• Microsatélites 10- 100 Kg

• Nanosatélite 1- 10 Kg

• Picosatélites 0.1 a 1Kg

• Femtosatélites <100g

Veamos un video

• http://www.youtube.com/watch?v=5v7SeAYumoI

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¿Qué contiene un satélite?Un sistema satelital está compuesto de una plataforma (bus) y la(s) carga(s) útil(es)La plataforma (bus) puede tener los siguientes subsistemas:

– Sistema de potencia– Sistema de propulsión– Control de orientación y navegación– Sistema de control térmico– Sistemas estructurales y de configuración– Comunicaciones– Telemetría y mando– Administración y procesamiento de datos

Arquitectura típica de un satélite

Estructura

Segmento espacial

Carga útil Plataforma

Controlde orientación y navegación

Controltérmico

Propulsión

Administraciónde datos

Telemetría y mando

Potencia Comunicaciones

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Sistema satelital cont…

Sistema de potencia• La potencia para alimentar a los

otros subsistemas de un satélite se puede obtener a través de una gran variedad de dispositivos como:– Páneles solares– Generadores termoeléctricos– Baterías– Celdas de combustible– Generadores nucleares– Etc

• La mayoría de los satélites usan celdas solares y baterías

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Sistema satelital cont…

Sistemas de propulsión y lanzamiento– Vehículo de lanzamiento:

se utiliza para poner a la nave en el espacio

– Se puede seleccionar un vehículo de una variedad de proveedores

– Propulsión a bordo

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Sistema satelital cont…

Sistema de control de orientación y navegación SCON– Los SCON se requieren para

apuntar el satélite o un componente, en una dirección específica.

– La orientación se puede obtener con respecto a una estrella, la Tierra, el campo magnético de la Tierra, el sol, etc.

– El control de orientación puede ser activo, pasivo o una combinación de ambos.

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Sistema satelital cont…

Sistema de control térmico– La función del sistema de control

térmico es mantener las temperaturas del satélite dentro límites especificados para permitir que los sistemas abordo funcionen apropiadamente durante la vida planeada de la nave.

– El balance térmico se puede controlar usando calentadores, radiadores activos o pasivos así como por aisladores térmicos

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Sistema satelital cont..

Sistemas de configuración y estructura

– La configuración de un satélite está limitada por la capacidad de la carga útil y la forma forma y volume del vehículo de lanzamiento

– Las grandes estructuras, tales como páneles solares y antenas, deben desplegarse en el espacio. El despliegue se hace a través de mecanismos actuados por:• Cargas explosivas• Cables• Resortes• Etc.

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Sistema satelital cont…

Sistemas de mando y telemetría• Los sistemas de mando y

telemetría proporcionan información hacia y desde el satélite, respectivamente.

• Los mandos se usan para cambiar el estado de la nave

• El sistema de telemetría colecta y procesa datos sobre el estado de la nave

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Sistema satelital cont…

Procesamiento y administración de datos

– El procesamiento de datos es importante para controlar y reconfigurar a la nave así como para optimizar su rendimiento y procesar datos para transmisión.

– Consiste de procesadores, RAM, ROM, almacenamiento masivo y software asociado.

– Entre los requerimientos de la computadora de vuelo están: bajo consumo de energía, bajo volumen, masa, resistencia a la radiacion y confiabilidad excepcional

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Sistema satelital…cont.Comunicaciones– Se utiliza comunicación por radio para

transmitir información entre el satélite y sitios terrestres o también entre otros satélites.

– La información trasmitida desde el satélite incluye el estado y la salud de los subsistemas así como los datos de los instrumentos de la carga útil.

– La información transmitida hacia el satélite generalmente consiste de datos que se almacenan en los procesadores de vuelo y mandos para cambiar el estado de la nave, ya sea en tiempo real o cuando se requieran.

Todo lo anterior es posible hacerlo ya

• A bajo costo• En poco

tiempo• Sin necesidad

de mucha infraestructura

CanSats

Veamos otro video:

• http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=c9g1-hgDAxw

Algunos logros de estudiantes

mexicanos que desarrollan

ingeniería espacial

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• SATEDU es un satélite educativo desarrollado y validado por la UNAM para ser utilizado en la enseñanza.

• http://proyectos.iingen.unam.mx/satedu/start.htm

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Lunabotics: competencia internacional de la NASA• Desarrollo de un

robot para excavación de la superficie lunar

• La UAM obtuvo el lugar 11 en 2012

http://www.facebook.com/LunaboticsUAMMexico• Alumnos de la UNAM

participarán este año

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• Sondas Espaciales Educativas.

• Alcanzan una altitud cercana a los 40 Km.

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• Desarrollo de cohetes de baja altitud 4Km por alumnos de la UABC.

Conclusiones

• La ingeniería espacial ofrece grandes oportunidades de desarrollo en una multitud de disciplinas

• El desarrollo de satélites pequeños es cada vez más accesible a las instituciones de educación superior

• El desarrollo de pequeños satélites para fines educativos es un instrumento poderoso para la enseñanza de la ingeniería

• La AEM propiciará el desarrollo de las ingenierías a través de impulsar el desarrollo de CanSats y CubeSats en todo el país

Semana Mundial del Espacio

4 al 10 de octubre de 2013

www.haciaelespacio.wix.com/semanadelespacio

http://www.haciaelespacio.org

¡Muchas gracias!

Carlos DuarteAgencia Espacial Mexicanawww.aem.gob.mx

@karlozduarte

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=Eg0MEMVo400