aem_150dt_r1 jf (anexo ii programa de ciencia y tecnologÍa)_100929

8/8/2019 AEM_150DT_r1 JF (ANEXO II PROGRAMA DE CIENCIA Y TECNOLOGA)_100929

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MXICO 2010

GRUPO DE POLTICA ESPACIAL

ANEXO II: PROGRAMASACADMICOS Y DEINVESTIGACIN EN

CIENCIAS Y TECNOLOGAS


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LISTA DE AUTORES DE LOS DOCUMENTOS DEL GRUPO DEPOLTICA ESPACIAL (en orden alfabtico)

Sergio Camacho CREACTALCAlejandro Chvarri CANIETIAlejandro Farah UNAMJos Franco AMC - UNAMJos Luis Garca UNAMJos Guichard INAOESalvador Landeros UNAM

Gustavo Medina-Tanco UNAMBlanca Mendoza UNAMEnrique Quibrera COFETELJorge Prado UNAMAlberto Ramrez UNAMJavier Roch AI IPNFermn Romero - SREManuel Rosales IPN

Vladimir Salazar COFETELSal Santilln UNAMAlfonso Serrano INAOEArturo Sols IPNJos Valdes UNAMSergio Vials IPNDavid Ziman AI - IP

COORDINADORES DEL GRUPO DE TRABAJO SOBRE LAPOLTICAESPACIAL DE MXICO

Jos Franco y Fermn Romero

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ELEMENTOS PARA LA ELABORACION DE UN PROGRAMA DE

CIENCIA Y TECNOLOGIA ESPACIALES EN MEXICO

Antecedentes

El cultivo de la Ciencia y Tecnologa Espaciales (CTE) en Mxico

tiene sus races hace unos 50 aos. El lanzamiento del Sputnik y larealizacin del Ao Geofsico Internacional en 1957-58 propiciaron laparticipacin de Mxico en las actividades espaciales: En la Secretara deComunicaciones y Transportes, se disearon y construyeron cohetespara monitorear la alta atmsfera. En la Universidad Autnoma de SanLuis Potos se lanzaron algunos cohetes sonda hacia finales de los 1950s.En 1962, por decreto del Presidente Adolfo Lpez Mateos, se cre laComisin Nacional del Espacio Exterior (CONAE). En la Universidad

Nacional Autnoma de Mxico (UNAM), en el Instituto de Geofsica secre en 1962 el hoy Departamento de Ciencias Espaciales.

La CONAE fabric los cohetes Mitl y se obtuvieron avancesimportantes en investigacin de la alta atmsfera. Sin embargo, enenero de 1977 el gobierno decret su desaparicin.

Posteriormente, en la dcada de los 1980s en la UNAM sedesarrollaron y calificaron para vuelo orbital una serie de experimentos

en ciencia de materiales para ser efectuados en el TransbordadorEspacial de la NASA y tambin surgi un proyecto multi-institucional paracrear un satlite mexicano (SATEX). En esta poca tambin se compr enel extranjero y puso en operacin los satlites Morelos y Solidaridad.Esto dio pie a que instituciones como el CICESE trabajaran sobretecnologa de telefona, VSATs y comunicaciones mviles en banda L.Tambin se dio la participacin del Dr. Rodolfo Neri en una misin deltransbordador espacial de la NASA.

En los aos 90, la UNAM tuvo el Programa Universitario deInvestigacin y Desarrollo Espacial (PUIDE), donde se disearon y

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construyeron dos microsatlites: el UNAMSAT-1, que se perdi pocodespus de su lanzamiento en 1995, posteriormente el UNAMSAT-B fuecolocado en rbita y logr establecer comunicacin con estacionesterrenas.

La falta de financiamiento institucional hacia proyectos espacialesha provocado un atraso tecnolgico que se refleja en la prdida deoportunidades de desarrollo en una de las reas de mayor impacto en latecnologa moderna. Actualmente, muchos cientficos e ingenierostrabajan en nuestro pas de manera aislada, buscando concretarproyectos espaciales de diversa ndole.

Impactos Cientficos y Tecnolgicos Esperados

El rea espacial sirve para potenciar innovaciones radicales entecnologa de punta, utilizando la ciencia bsica como motorfundamental para desarrollar experimentos que aporten al conocimientode fenmenos que afectan al pas y al planeta en su conjunto.

El desarrollo de instrumentacin cientfica, software, experimentoscomplejos y diseo de aparatos de alta precisin y con capacidad deresistir el ambiente espacial, abre la puerta para la solucin de mltiplesproblemas tecnolgicos que requiere la industria nacional, que seencuentra en la transicin de la manufactura mecnica al diseo ydesarrollo de tecnologa de mayor valor agregado, como es laintegracin Mecatrnica de componentes de precisin.

Principales reas de conocimiento con potencialidades de desarrollo en Mxico

Astronoma y Astrofsica

Ciencia del Mar y Limnologa

Ciencias de Materiales

Ciencias de la Tierra

Ciencias Espaciales

Ecologa

Fsica Geografa

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Ingeniera (Mecnica, Mecatrnica, Telecomunicaciones, Cmputo,Electrnica, Control, etc.)

Lneas de trabajo

Seguridad y prevencin de desastres Instrumentacin y desarrollo de sensores y sistemas para

aplicaciones espaciales.

Instrumentacin para investigaciones en Astrofsica y Fsicafundamental.

Teledeteccin de los fenmenos terrestres desde el espacio.

Diseo y construccin de plataformas satelitales.

Percepcin remota

Operacin de sistemas espaciales. Sistemas de estabilizacin equipados con toberas de propulsin

como actuadores para misiones satelitales

Desarrollo de infraestructura para el diseo, integracin, pruebasde funcionamiento y certificacin para operacin espacial decomponentes, subsistemas y equipos.

Estudio de fenmenos de la atmosfera (baja, media y alta),magnetsfera y el espacio exterior que afecten a la actividad

humana. Estudios de Oceanografa y Meteorologa Operacional

Objetivos Generales

Llevar a cabo estudios estratgicos para establecer la prospectivade crecimiento nacional de las CTE, los cuales sern de utilidad

para conformar el plan nacional de desarrollo de las CTE. Desarrollo de acuerdos de cooperacin entre las instituciones que

racionalicen el uso de infraestructura de investigacin, permitancompartir conocimiento y personal para establecer programasefectivos de formacin de recursos humanos en las CTE.

Desarrollo de proyectos de cooperacin nacional e internacional deI&D, que permitan la integracin de componentes, sensores,software y plataformas satelitales nacionales en misiones

espaciales internacionales. Formacin de masa crtica de especialistas para el desarrollo de las

CTE en los mbitos acadmicos, empresarial y gubernamental.

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Establecimiento de programas acadmicos que permitandesarrollar la capacidad industrial y de servicios en los sectoresestratgicos que se relacionan con las CTE.

Establecimiento de infraestructura estratgica en el pas para laconstruccin de instrumentos, sensores y componentes satelitales

que se integren en proyectos de CTE. Desarrollo de proyectos especficos de I&DT (ver el apartado

Propuestas de proyectos a desarrollar en el corto, mediano ylargo plazo).

Desarrollo de polos industrial-acadmicos en la CTE, que apoyen lavocacin industrial y de servicios de las diferentes regioneseconmicas del pas.

Metas a corto plazo

Realizar un catlogo de instituciones que realicen actividades deI&DT relacionas con la CTE y de aquellas donde se formen recursoshumanos a nivel de licenciatura y posgrado.

Interaccionar con la industria, el gobierno y otros actores, que usande manera importante las CTE, para diagnosticar sus necesidadesy su proyeccin a futuro.

Establecer los elementos iniciales para que exista cooperacin conlas diferentes instituciones que trabajan en CTE.

Definir y avanzar en la planeacin y desarrollo de los programasacadmicos que respondan a las necesidades especficas de lasregiones econmicas donde se encuentran las instituciones quedesarrollan CTE. Estos programas debern incluir en su planeacinuna fuerte interaccin con la industria y los sectores estratgicosasociados a las CTE, a fin de que el perfil del egresado correspondaa las necesidades del pas en esta rea.

Establecer mecanismos apropiados para el flujo de conocimiento ycolaboracin con otras instituciones que desarrollen CTE.

Desarrollar proyectos nacionales de I&DT y consolidar alianzasinternacionales para el desarrollo de misiones espaciales de altoimpacto cientfico y tecnolgico.

Metas a mediano plazo

Crear las bases para la formacin de un Posgrado Nacional enIngeniera Aeroespacial, para fortalecer la vinculacin con la rama

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industrial, que dar la proyeccin para la formacin deespecialistas mediante proyectos de desarrollo tecnolgico en elrea de las CTE.

Establecer las bases para fortalecer programas acadmicosexistentes, a fin de que correspondan su perfil de graduado, sus

actividades acadmicas y su proyeccin profesional, con lasactividades de la zona econmica donde se ubique la institucinque desarrolle CTE.

Establecer convenios que permitan aprovechar, con la mximaintegracin posible, a los posgrados en CTE, a fin de que seoptimice el uso de infraestructura, recursos humanos y actividadesacadmicas y de investigacin.

Iniciar programas acadmicos para mejorar las habilidades y

conocimientos del personal de la industria, ya sea mediante suparticipacin en programas de posgrado o mediante cursos cortosy/o diplomados y estancias de trabajo en las instituciones quedesarrollen CTE.

Promover la formacin de personal tcnico especializado en el reaespacial, fomentando estancias de trabajo y la rotacin de dichopersonal entre las industrias y los laboratorios que desarrollen CTE.

Desarrollo de laboratorios con la capacidad para el diseo deequipo, instrumentacin y sistemas que cumplan con lanormatividad y calificacin internacional.

Metas a largo plazo

Formar el Posgrado Nacional en Ingeniera Aeroespacial que,considerando la estructura acadmica, legal y operativa de cadainstitucin, compartir recursos humanos e infraestructura.

Establecer proyectos conjuntos con agencias espaciales,

universidades extranjeras y agencias internacionales para eldesarrollo de proyectos estratgicos a nivel global.

Procurar el establecimiento de mecanismos de financiamientoadecuados a los costos y la dinmica de ejecucin de proyectosde ciencia bsica y aplicada en el rea de CTE.

Crear la infraestructura adecuada al diseo, caracterizacin,simulacin operacional y calificacin de prototipos de I&DT,instrumentacin y plataformas espaciales para el beneficio de losque desarrollan CTE.

Establecer programas que promuevan el establecimiento depequeas y medianas industrias del sector espacial nacional.

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Generar programas de largo plazo que permitan que las empresasy organismos de los sectores relacionados con las CTE establezcanacciones continuas de I&DT en el pas, apoyndose en la formacincontinua de personal de alto nivel.

Establecer convenios internacionales que permitan la participacin

de personal nacional en programas internacionales de I&DT. Desarrollar la capacidad para soportar la demanda de misiones

espaciales en el pas y Latinoamrica.

Consolidar acciones de vinculacin con instituciones afines en todoel pas y el extranjero.

Generar grupos de trabajo que, en colaboracin multi-institucional,puedan hacer desarrollos orientados a la tecnologa espacial, porejemplo; telescopios espaciales, plataformas satelitales,

instrumentacin, etc.

Propuestas de proyectos a desarrollar en el corto, mediano y largo plazo

1. Telescopio espacial JEM-EUSO - Corto plazo

Los rayos csmicos ultra-energticos representan una fronteraprcticamente inexplorada de la astronoma, y es el rea de interseccinpor excelencia entre la astrofsica y la fsica de partculas. Su estudiorequiere de grandes y complejos detectores, es por esto que unacolaboracin de casi 200 cientficos de 12 pases, entre los que se cuentaMxico, ha propuesto la construccin del telescopio JEM-EUSO que serinstalado en la Estacin Espacial Internacional, a partir de 2015.

La UNAM participa activamente de esta colaboracin y es

responsable por el diseo, construccin y calificacin espacial de todo elsistema de monitoreo (house-keeping) del detector, que incluye

alrededor de mil sensores de diferentes tipos y su control activo einteligente. As mismo, se construirn dos sistemas diferentes para lacaracterizacin y verificacin tanto de la superficie ptica y losalgoritmos de disparo, as como del sistema ptico del telescopio. Estostrabajos ya han comenzado e involucran actualmente a 6 investigadores,1 tcnico acadmico, 2 posdocs y 7 alumnos de tres posgradosdiferentes, resaltando el aspecto multidisciplinario del proyecto.

Este detector es el pionero de una nueva tcnica experimental y, la

participacin de instituciones mexicanas en este proyecto, extiende

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hacia las prximas dcadas la posicin de preeminencia que la ciencia denuestro pas ya ha alcanzado en otros mbitos.

La fsica de frontera requiere de inversiones y tecnologas que sondifciles de reunir para un solo pas, y esto es algo que ya han reconocido

hace tiempo los pases ms desarrollados. Adicionalmente, cuando elrea es incipiente en el pas en cuestin, esta estrategia trae aparejadael beneficio no solo de la transferencia eficiente de tecnologas, sinotambin del desarrollo, internacionalmente asistido, de tecnologas yrecursos humanos a nivel local. Esto tiene grandes ventajas sobre latransferencia pura y simple, al promover el desarrollo de toda un readel conocimiento con mayor rapidez y sobre bases ms slidas, en unmarco de autoconfianza y gran motivacin.

2. Proyectos en el rea de astronoma

El IAUNAM trabaja en 3 proyectos para realizar el seguimiento deexplosiones de rayos gama en el universo por medio de satlitesespaciales y telescopios robticos. ste es un nicho cientfico importantey de oportunidad. Estas observaciones e informacin se incorporarn alas Bases de Datos Astronmicos internacionales para fortalecer el

conocimiento Cientfico y tecnolgico que se deriva de su estudio. Losproyectos son: RATIR (The Reionization and Transient Infraredcamera/telescope) en colaboracin con EEUU; SVOM (Space-based multi-band astronomical Variable Object Monitor) donde 7 pases colaboran yBOTES (con ya 4 pases trabajando) son estos proyectosinternacionales cuyo financiamiento est garantizado y en los cualesMxico es participe.

3. Basura Espacial y Asteroides Cercanos a la Tierra Corto Plazo

La UNAM ha iniciado una colaboracin con el proyecto mundialInternational Scientific Optical Observations Network(ISON), en la que yaparticipan 12 pases. Dicha iniciativa tiene dos objetivos principales; 1)Catalogar y dar seguimiento a las trayectorias de los cientos de miles deobjetos inservibles que orbitan alrededor de la Tierra y representan unpeligro para todas las misiones espaciales, sean o no tripuladas. 2)Encontrar y dar seguimiento a los asteroides cuyas rbitas intersectan a

la rbita de la Tierra y que potencialmente pueden representar unpeligro para la vida en la Tierra. La participacin de varias entidades

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acadmicas de la UNAM se har a dos niveles; por un lado se instalar untelescopio dedicado a la observacin y seguimiento de todos estosobjetos y por otro se participar con cientficos y tcnicos que harn elanlisis y clculo de las rbitas correspondientes. Este proyecto es vitalpara garantizar la seguridad de todas las misiones espaciales;

participarn fsicos, astrnomos, matemticos y geofsicos, as comoingenieros expertos en control, cmputo y ciencias de la informacin.

4. Bolmetro Mediano Plazo

Una de las regiones menos exploradas de la radiacin solar es elcercano infrarrojo, zona que tiene importancia crucial en la comprensin

cabal de la generacin y desarrollo de las zonas activas en el sol que danlugar a grandes explosiones. A su vez estas explosiones tienen unimpacto profundo en las redes satelitales, las telecomunicaciones y enlos sistemas de abastecimiento de energa en la tierra y podrancontribuir al cambio climtico.

La tecnologa para disear y construir un detector de radiacininfrarroja con calificacin espacial (bolmetro) ya existe en nuestro pasy representa un nicho de oportunidad muy importante donde se puede

alcanzar un liderazgo internacional. Entre la UNAM y el INAOE existe unacolaboracin que cuenta ya con el diseo de un bolmetro adecuadopara este fin.

La implementacin de este instrumento requiere de ingenieroscalificados en el rea de instrumentacin espacial.

5. Cmara de percepcin remota (PR). Mediano plazo

La necesidad de imgenes de PR en un pas megadiverso es decapital importancia para la evaluacin de sus recursos naturales. Ladisponibilidad de imgenes no siempre es la adecuada debido a que nose cuenta con un sistema de adquisicin de imgenes satelitales propio.El pas tiene ya grupos (i.e., UNAM,IPN,CICESE) con la capacidad dedisear y construir este tipo de dispositivos con una resolucin mnimapara las imgenes de 30 m. Se construir un dispositivo de diseo propiocapaz de orbitar en el espacio para evaluar y monitorear los recursos

naturales, terrestres, costeros y la dinmica superficial marina. El diseode la ptica y la implementacin de la electrnica de formacin de

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imgenes estn en curso y ser una oportunidad ms de colaboracinentre los miembros de la red.

Adems de instrumentos especficos, se incluirn el desarrollo desistemas y tecnologas de aplicacin espacial.

6. Desarrollo de micro satlites - Corto y mediano plazo

El desarrollo de la CTE a nivel nacional permitir manejar lastecnologas estratgicas que sean acordes con las misiones espacialesque se definan como prioritarias para el pas. El gasto que se tiene poradquirir informacin de satlites de otros pases, justifica que sedesarrollen plataformas satelitales propias. Con este objetivo se

establecern grupos de investigacin dedicados al diseo y construccinde satlites, que permitan la puesta en rbita de instrumentacinespacial capaz de llevar a cabo experimentacin cientfica, adquisicinde imgenes, comunicaciones y prestacin de servicios de inters parael pas y la comunidad internacional. Se tiene especial inters en eldesarrollo y la investigacin en plataformas satelitales de mltiplesaplicaciones en diferentes misiones espaciales internacionales. Se llevara cabo la implementacin de subsistemas, componentes y software,incluyendo las estaciones terrenas, y las computadoras de abordo, en las

fases de: diseo, simulacin, construccin de prototipos, caracterizacin,calificacin espacial y produccin de modelos finales de vuelo.

Actualmente se tienen iniciativas concretas como son el proyectoCONDOR (UNAM-RUSIA-POLONIA), HUMSAT (CICESE-UNAM -INAOE), ascomo las iniciativas de SATEX 2 y el proyecto satelital iberoamericano.Con esto se impulsara un programa de desarrollo de satlites ysubsistemas satelitales experimentales modernos, con nfasis endesarrollo de tecnologa nacional, con las alianzas estratgicasadecuadas con la comunidad internacional, pero con misiones diseadaspara atender necesidades del pas y el contexto internacional en I&DT,los satlites debern constituir nodos de Internet, con capacidades deconectividad de banda ancha.

En el largo plazo se podra convertir a Mxico en uno de los paseslderes en desarrollo de microsatlites, ya que en la actualidadInglaterra, Francia, y Rusia, son los nicos pases que comienzan a

desarrollar estas plataformas con fines comerciales. Al mismo tiempo, lasempresas desarrolladoras de satlites estn buscando opciones ms

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rentables que las plataformas actuales, para integrar rpidamentetecnologa nueva. Existe un crecimiento en la demanda de microsatlitesen pases de Amrica Latina y frica, por lo que Mxico en el largo plazopodra ser la mejor opcin global para satisfacer la demanda demicrosatlites.

7. Algoritmos de control- corto plazo

Las tecnologas de manipulacin remota en tres dimensiones deplataformas orbitales son estratgicas y fundamentales para cualquierdesarrollo espacial nacional. Con este objetivo se desarrollarnalgoritmos de deteccin de orientacin y de control de estabilizacin.Para llevar a cabo esta tarea exitosamente es necesario contar con un

simulador satelital que permita llevar a cabo pruebas de funcionamientoen Tierra. En una primera etapa se enfocarn los esfuerzos en satlitescon masas menores a 100 Kg. Se han diseado y construido en Mxicosistemas de simulacin basados en una plataforma circular suspendidasobre un cojinete neumtico esfrico que es donde se genera un mediocon friccin prcticamente nula.

Los algoritmos que ya se han implementado son de balanceoautomtico que minimizan los pares gravitacionales externos en el

propio simulador y se han probado algunos conceptos bsicos de controlde orientacin tales como: freno magntico, induccin de un giro paraestabilizacin giroscpica y trmica, de desaturacin de ruedasinerciales, seguimiento de cuerpos celestes o puntos de referenciaarbitrarios y control de orientacin con bobinas magnticas y ruedasinerciales.

Actividades Acadmicas

Para integrarse al avance de la CTE, una de las accionesprioritarias es la formacin y capacitacin de personal. En Mxico se hadado mayor promocin a la formacin de especialistas en Aeronuticacon algn conocimiento espacial, y por ende al tema Aeroespacial.Principalmente porque en lo que se refiere a la concepcin, construccin,operacin y mantenimiento de los sistemas espaciales las bases deconocimiento, tecnologa y conceptos deben ser las mismas, en losaspectos de cargas tiles especficas y el aprovechamiento de los

servicios o aplicaciones el tema se vuelve multidisciplinario. La formacinde especialistas en temas exclusivamente espaciales se ha visto limitada

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a unas cuantas instituciones en dos ramas principales, las CienciasEspaciales y la Tecnologa Espacial.

Algunas instituciones de nuestro pas ya cuentan con programasacadmicos relacionados con la CTE. Con nfasis en la ingeniera

aeronutica, existen licenciaturas y posgrados en el CENALTEC, CETyS,CICESE, CONALEP, IPN (que adems tiene programas en Geomtica yPercepcin Remota y los de Ingeniera en Comunicaciones y Electrnica),ITESCA, ITESM, UACH, UANL y la UNAQ. O bien el CRECTEALC queofrece cursos de posgrado en percepcin remota y comunicacionessatelitales. En cuanto a ciencias espaciales bsicas, existen en la UNAMdos posgrados: el de Astronoma y el de Ciencias de la Tierra conorientacin en Ciencias Espaciales, que pertenecen al Padrn Nacionalde Posgrado (PNP) de CONACYT, y una licenciatura en Ciencias de la

Tierra con opcin en Ciencias Espaciales. En el INAOE tambin existe unposgrado relacionado con ciencias espaciales.

Adems, existen programas en la licenciatura y posgrado enIngeniera de la UNAM, que ofrecen mdulos y materias optativas paramotivar la orientacin temprana hacia las CTE. En la etapa deplaneacin y desarrollo est el campo de Conocimiento en IngenieraAeroespacial, que se integrara al posgrado en Ingeniera de la UNAM,

tambin perteneciente al PNP.No existen programas especficos de capacitacin en el rea de las

CTE para personal de las empresas y es muy limitada la cooperacinentre las diferentes instituciones para el desarrollo de actividadesacadmicas de alto nivel. Por ello es necesario favorecer la integracinhorizontal de cursos, especialidades y posgrados con diseos especficospara satisfacer las necesidades de capacitacin y actualizacin en elsector productivo.

Glosario de Acrnimos

CENALTEC-Centro de Entrenamiento de Alta TecnologaCETYS-Universidad de Baja CaliforniaCICESE - Centro de Investigacin Cientfica y de Educacin Superiorde EnsenadaCTE - Ciencia y Tecnologa EspacialCONALEP-Colegio Nacional de Educacin Profesional Tcnica

CRECTEALC-Centro Regional de Enseanza en Ciencia y TecnologaEspacial para Amrica

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Latina y el CaribeCONACYT-Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologa, MxicoFIUNAM- Facultad de Ingeniera UNAMIAUNAM Instituto de Astronoma UNAMICNUNAM- Instituto de Ciencias Nucleares UNAM

I&DT - Investigacin y Desarrollo TecnolgicoIGEFUNAM- Instituto de Geofsica UNAMIGGUNAM- Instituto de Geografa UNAMINAOE - Instituto Nacional de Astronoma ptica y ElectrnicaIPN - Instituto Politcnico Nacional

ITESCA-Instituto Tecnolgico Superior de CajemeITESM- Instituto Tecnolgico de Estudios Superiores de MonterreyNASA- National Aeronautics and Space Administration, EUA

UACH-Universidad Autnoma de ChihuahuaUANL- Universidad Autnoma de Nuevo LenUNAQ- Universidad Autnoma de Quertaro

VSAT Very Small Aperture Terminal

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