Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas

Universidad de Chile

Beaucheff 850, Santiago, Chile

spel.ing.uchile.cl

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!