Satélites CanSat como herramienta pedagógica

Por Karla Navarro

Ensenada, Baja California. 14 de julio de 2018 (Agencia Informativa Conacyt).- Los picosatélites tipo CanSat son una herramienta didáctica para que estudiantes aprendan sobre aerodinámica, electrónica, mecánica y programación, además de tener un acercamiento real sobre el funcionamiento de los satélites artificiales.

Investigadores con máquina pruebas de vibraciones.

El satélite CanSat es una lata de refresco de 355 mililitros que en su interior lleva todos los componentes de un satélite convencional, pesa menos de 355 gramos y alcanza hasta 12 mil pies de altura.

Gracias a sus sensores, el satélite tipo CanSat tiene la capacidad de medir variables meteorológicas como presión, temperatura, calidad del aire, aceleración, velocidad del viento, entre otras, que comunica a una computadora por telemetría.

Para Antonio Gómez Roa, profesor investigador de la Escuela de Ciencias de la Ingeniería y Tecnología (Ecitec) de la Universidad Autónoma de Baja California (UABC), los satélites CanSat ofrecen a los estudiantes un panorama muy apegado a los satélites artificiales en órbita.

Gómez Roa, especialista certificado en Japón por el programa de entrenamiento para líderes en satélites CanSat (CLTP, por sus siglas en inglés), mencionó que esta tecnología cuenta con los cinco elementos que constituyen un satélite artificial: la estructura, subsistema de energía, computadora de vuelo, subsistema de comunicación y la misión.

“Nosotros lo analizamos desde un punto de vista educativo porque utilizamos componentes que podemos encontrar en una tienda de electrónica, porque los componentes que se usan en los satélites son de difícil acceso y caros”.

Simulación ambiental

Satélite educativo en descenso.Por medio del proyecto Estudio aerodinámico, electrónico y mecánico de picosatélites tipo CanSat, investigadores del cuerpo académico Diseño de Sistemas Aeroespaciales de la UABC, no solo desarrollaron un prototipo sino simularon ambientes a los que se enfrentan los satélites en órbita.

El prototipo que tiene como estructura una lata de refresco lleva en su interior sistema de posicionamiento global (GPS, por sus siglas en inglés), transmisor, microcontrolador, batería, interruptor de encendido, cámara fotográfica y sensores; en su exterior, cuenta con un paracaídas.

Para el desarrollo de las pruebas destructivas se adquirió un excitador de frecuencia con una capacidad de 500 gramos de carga y una frecuencia máxima de 12 hertz, la cual sirve para determinar la frecuencia a la cual se presentan fallas en el picosatélite, todo esto como parte del estudio mecánico realizado al CanSat.

“Desarrollar satélites CanSat permite simular las condiciones de operación y construcción de un satélite real. Esta tecnología nos está ayudando a formar generaciones de estudiantes que entiendan perfectamente las etapas del desarrollo de un satélite y con ello formar profesionales competentes en la innovación de un satélite en nuestro país”, afirmó el doctor Óscar Adrián Morales Contreras, profesor investigador de la UABC y líder del proyecto.

Aerodinámica y coeficiente de arrastre

El diseño del paracaídas del satélite CanSat incide en la obtención de un descenso adecuado para enviar su señal a tierra.

Para el diseño aerodinámico del satélite CanSat desarrollado en la UABC, los investigadores generaron modelos en una impresora 3D que se pusieron a prueba en un túnel de viento subsónico diseñado y construido en el Laboratorio de Máquinas Herramientas de la Ecitec. 

El doctor Morales Contreras describió que al interior del túnel, a 50 centímetros de la salida, instalaron una base para montar un dinamómetro para medir la fuerza ejercida por el aire sobre el paracaídas y así obtener el coeficiente de arrastre del mismo. 

Como producto de las simulaciones, el grupo de investigación elaboró el artículo "Análisis dinámico estructural de satélite educativo CanSat", que fue aceptado para su publicación en la revista Computación y Sistemas del Instituto Politécnico Nacional (IPN).

Duelos de CanSat

A lo largo del desarrollo del proyecto, los investigadores de la Ecitec organizaron dos concursos de satélites CanSat, con el objetivo de promover el interés de estudiantes de nivel medio superior y superior.

Máquina de impacto.El maestro Antonio Gómez Roa relató que el primero fue el Concurso de Bajas, que contó con la participación de 12 equipos de Baja California y Baja California Sur y tuvo como sede el Instituto Tecnológico Superior de Mulegé (Itesme) —perteneciente al Tecnológico Nacional de México (Tecnm)—, a principios de este año.

El 18 de mayo de este año se realizó el Primer Concurso Estatal de Pico Satélites, celebrado en la Laguna Salada, en el municipio de Mexicali, y contó con la participación de 22 equipos de niveles de bachillerato y universidad.

Para el maestro Antonio Gómez Roa, fue grato percibir que entre los dos concursos hubo una mejora notable en el desempeño de los estudiantes, la construcción de sus pequeños satélites educativos y el desarrollo de sus plataformas para la recepción de datos, por lo que los concursos se seguirán organizando anualmente.

Tras la organización de estos eventos, los investigadores contemplan participar en concursos internacionales como el ARLISS (A Rocket Launch for International Student Satellites), que se celebrará en Black Rock City, Nevada, en Estados Unidos, en septiembre de este año.

Retos satelitales

El cuerpo académico Diseño de Sistemas Aeroespaciales de la UABC está integrado por el doctor Óscar Adrián Morales Contreras (líder), el maestro Antonio Gómez Roa y el maestro Juan Antonio Paz González, profesores investigadores de la UABC.

Los especialistas conforman un grupo de investigación interdisciplinario que encontró en los satélites CanSat una herramienta pedagógica; sin embargo, su objetivo es generar conocimiento e innovación científica.

Actualmente los pequeños satélites se liberan desde drones para que lleguen a la altura deseada, que oscila entre 500 y cuatro mil metros. Ahora los investigadores buscan lanzarlos desde cohetes, lo que implica un reto científico y tecnológico.

La idea de lanzarlos con cohetes es para emular fielmente el ambiente real del lanzamiento de satélites al espacio.

Además, observan que los satélites CubeSat serán la siguiente fase para incorporar a los estudiantes en la búsqueda de nuevos conocimientos científicos que aporten a este tipo de tecnologías.

 

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