Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Universidad de Chile
Beaucheff 850, Santiago, Chile
spel.ing.uchile.cl
+56 2 2978 4204
Potencialidades de los nano-satélites de tipo Cubesat: El caso del programa espacial SUCHAI
Marcos Díaz Quezada
Laboratorio de Exploración Espacial y Planetaria (SPEL)
28 Agosto 2019
Colegio de Ingenieros de Chile
Mes de la Aeronáutica y el Espacio
Historia y Nanosatélites
Siglo XIII Siglo XX
1957
1969
Contexto Histórico
1990
• Demostración de poderío entre dos potencias
• Las Misiones se desarrollan de forma adversa al riesgo
• Limitaciones de Integración- CI se generan en 1958
1986
Siglo XXI
2000
9000 A.C.
Telescopio Espacial Hubble
•1973: Primer diseño
•1977: Diseño refinado y presupuesto aprobado
•1990: Puesta en órbita
•2016: Aún en operación
Filosofía clásica
Sistema personalizado
Mayores costos y tiempo
Tipo de carga útil
Diseño del satélite
Cargas útiles
múltiples
Comienza el cambio
La clave
Uso de componentes
comerciales (COTS)
El concepto Cubesat
Consiste en construir satélites modulares
ESTANDARIZADOS en forma de cubos de bajo
costo y rápido tiempo de desarrollo usando
componentes comerciales (COTS)
1U
10x10x10 cm
1 Kg
3U
10x10x30 cm
5 Kg
Carga útil - cámara
Almacenamiento
Batería
Comunicación
Procesamiento
Determinación de
posición
Determinación de
orientación
La estandarización permitió:
• Disminuir el costo y el tiempo de integración
• Aceptar mayores riesgos
• Una participación mas masiva
Estándar CubeSat
1U 2U 3U 6U 12U
La clave:
Estandarización del
sistema de lanzamiento
– además de uso de
componentes COTS
Estandarización: Lanzador
Pruebas:
De cocinado
De vibración
De termo-vacío (opcional)
Motivación
El Espacio como motor científico, tecnológico y económico
Constelaciones de números sin precedentes
Starlink y Oneweb (Miles de satélites)
Análisis local
1991
Cesar-1
1994-1998
Línea
FASAT A y B
1959-2008
NASA-Centro de
Estudios Espaciales
2011
FASAT C
2017
SUCHAI
• Chile tiene ventaja, lo muestra su historia
• En el nuevo contexto estas ventajas son indispensables
• La falta de plan/programa acorde a la realidad del país
no es fácil avanzar (Ej. Chile versus Corea del Sur)
Day Night
La industria espacial
Exploración: Marte
Proyecto Insight y MarCO
Exploración: La Luna
Exploración: La Luna
Leitmotiv: Exploración
Conocimiento de la situación espacial (SSA)
Estudiar la interacción entre el sol y la magnetósfera e ionósfera de la Tierra
• Es un debilitamiento del campo magnético de la Tierra
(Dinamo de la Tierra).
• Esta relacionado con el cinturón de radiación interno.
• Las partículas cargadas quedan atrapadas entre polos.
• ¿Qué impactos puede tener esto en los satélites y en
tierra?
Anomalía del Sur Atlántico
Ye et al., 2017
Lopez Rosson and
Pierrard, 2017
La anomalía viene hacia Chile
Jones et al., 2017
Anderson et al., 2018
Day Night
Información es valor Li et al., 2011
Li et al., 2013
The Colorado Student Space
Weather Experiment
(CSSWE)
Es posible obtener información de la dinámica de
las capas altas de la atmosfera usando satélites
miniaturizados.
Chile como usuario de sistemas GNSS
Chile como usuario de sistemas GNSS
Chile es ya un actor relevante
El SUCHAI-1
Objetivos de la misión
Educación Formación de capital humano
avanzado
Ciencia Plataforma para experimentos
científicos en ambiente espacial
Tecnología Integración y desarrollo de tecnología
espacial en Chile
Social Romper circulo vicioso huevo-
gallina en el ámbito espacial en
el país. Crear programa/plan
SUCHAI-1
Proyecto Piloto
● Satélite de la Universidad
de Chile para
Investigación Aeroespacial
● El acrónimo en ingles
trata de acercarse a la
palabra SUYAI,
ESPERANZA en
mapudungun.
● Financiado por la
Facultad de Ciencias
Físicas y Matemáticas de
la Universidad de Chile
Langmuir
Probe/
Contador de
Partículas Camera
UHF Antenna
Contador de partículas:
Electrones: Energías entre 25 keV y 1 MeV
Iones: Energías entre 100 keV y 2 MeV
Línea de tiempo
2009 2011 2013 2014 2016 2017
1,5 años 3 años 3,5 años
Fondecyt
Anillo
Fondequip
SUCHAI-1: Resultados Preliminares
0
2500
2000
1500
1000
500
3000
Contador de partículas (>75):
Electrones: Energías entre 25 keV y 1 MeV
Iones: Energías entre 100 keV y 2 MeV
Pasadas diurnas
Pasadas nocturnas
Julio 2
018
Agost
o 2
018
Septi
em
bre
2018
Day Night
SUCHAI-1: Resultados Preliminares
Objetivos: crear un software de vuelo
aplicable a otras misiones de CubeSats y
desarrollar una metodología que permitiera
validar las propiedades del software de vuelo.
Software de Vuelo
1 Tesis de doctorado (en curso) – Carlos González
Day Night
SUCHAI-1: Resultados Preliminares
Estado de salud de las baterías
Day Night
SUCHAI-1: Resultados Preliminares
Comportamiento térmico del satélite
1 Tesis de Magister – Emanuel Escobar
Day Night
SUCHAI-1: Resultados Preliminares
Fabricación digital
para el espacio
Day Night
SUCHAI-1: Resultados Preliminares Estimación de la orientación del
satélite
Nuevas Misiones
SUCHAI 2 y 3
x2 x3
x3
Satélites científicos para estudio de
física espacial con financiamiento
CONICYT
• FONDECYT (2016 - 2018)
• Anillo (2016 - 2018)
• FONDEEQUIP (2016-2017)
• AFOSR (US Air Force grant
(2018-2020)
1U 3U
SUCHAI 2 y 3
x2 x3
x3
2 3U para estudios de Física Espacial y
otras demostraciones tecnologicas.
• FONDECYT (2016 - 2018)
• Anillo (2016 - 2018)
• FONDEEQUIP (2016-2017)
• AFOSR (US Air Force grant
(2018-2020)
1U 3U
• Orbita polar cercana a los 500 km
• Femtos con magnetómetros y contador de
partículas
• ¿Cuándo desplegar?
• ¿Cómo desplegar?
• ¿Cómo hacer seguimiento de los Femtos?
• ¿Cómo estimar la posición de los Femtos?
Despliegue de Femto-Sats
PlantSat
• Mantener con vida una planta de la
familia de la Tillandsia al interior de un
Cubesat
• El objetivo es estudiar mecanismos
naturales de producción de oxigeno
para la colonización
• Pregunta ideada por el estudiante de
MSc. De la Universidad de Wyoming
Matthew Lehmitz
Day Night
China y una planta de algodón en la Luna (Enero 2019)
Day Night
Proyecto Artemis de NASA
Nuestro rol
Capital humano para el siglo XXII
Ejemplos del crecimiento
Colaboradores Investigadores ● Jorge Ardila
● Gonzalo Avaria
● Cesar Azurdia
● Alexandre Bergel
● Leonardo Bronfman
● Marcos Diaz
● Sandra Cespedes
● Claudio Falcon
● Cesar Fuentes
● Ricardo Finger
● Ernesto Gramsch
● Patricio Mena
● Viviana Meruane
● Pablo Moya
● Marcos Orchard
● Cristian Pavez
● Nicolás Reyes
● Natalia Romanova
● Jorge Silva
● Leopoldo Soto
● Marina Stepanova
● Juan Alejandro Valdivia
● Juan Cristobal Zagal
Ingenieros ● Francisco Anguita
● Julián Barra
● Alex Becerra
● Gustavo Díaz
● Pablo Maldonado
● Elías Obreque
● Gerardo Peña
● Javier Rojas
Estudiantes ● Accel Abarca
● David Acuña
● Joaquín Díaz
● Carlos Gonzalez
● Samuel Gutiérrez
● Tamara Gutiérrez
● Rodolfo Jara
● Susana Jorquera
● Ignacio Maldonado
● Jorge Marin
● Miguel Martinez
● Isis Mora
● José Ogalde
● Tomas Opazo
● Luis Orellana
● José Pedreros
● Matías Ramírez
● Ricardo Ramos
● Camilo Rojas
● Mariana Salinas
● Matías Sandoval
● Rodrigo Silva
● Juan Carlos Valdés
● Matias Vidal
Instituciones ● FCFM - UCH
● Facultad de Ciencias - UCH
● Facultad de Ciencias - USACH
● DCN – CCHEN
● ERAU
● Boston University
● U. Tokyo
● NASA
● MIT
● UMASS Lowell
¡Muchas Gracias!