Carga útil de vuelo de la ESA en satélite de madera

WISA Woodsat es un ‘CubeSat’ de 10x10x10 cm, un tipo de nanosatélite construido a partir de cajas estandarizadas, pero con paneles de superficie hechos de madera contrachapada. Las únicas partes externas que no son de madera de Woodsat son los rieles de aluminio de las esquinas que se usan para su despliegue en el espacio más un palo de metal para selfies.

La misión fue iniciada por Jari Makinen, escritor y locutor finlandés. Co-fundó una empresa llamada Astronáutica ártica, que comercializa réplicas completamente funcionales de CubeSats listos para la órbita con fines educativos, de capacitación y de pasatiempo. “Siempre me ha gustado hacer modelos de aviones, con muchas piezas de madera. Habiendo trabajado en el campo de la educación espacial, esto me hizo preguntarme; ¿Por qué no volamos ningún material de madera en el espacio?

“Así que tuve la idea, en primer lugar, de volar un satélite de madera hasta la estratosfera, a bordo de un globo meteorológico. Eso sucedió en 2017, con una versión de madera de KitSat. Habiendo ido bien, decidimos actualizarlo y penetrar en órbita. A partir de ahí, el proyecto se desarrolló como una bola de nieve: encontramos respaldo comercial y aseguramos un lugar en un lanzador de electrones de Rocket Lab en Nueva Zelanda «.

Sensores de la ESA para olfatear Woodsat‘s interior

Riccardo Rampini, director de la sección de Física y Química de Materiales de la ESA, comenta: “Ha sido un calendario apretado, pero agradecimos la oportunidad de contribuir a la carga útil de Woodsat a cambio de ayudar a evaluar su idoneidad para el vuelo.

“El primer elemento que estamos embarcando es un sensor de presión, que nos permitirá identificar la presión local en las cavidades a bordo en las horas y días posteriores al lanzamiento en órbita. Este es un factor importante para el encendido de sistemas de alta potencia y antenas de radiofrecuencia, porque pequeñas cantidades de moléculas en la oquedad pueden potencialmente causarles daño.

“Este sensor está siendo construido para nosotros por Sens4 en Dinamarca, que han hecho un gran trabajo al reducir su diseño estándar para adaptarse a las limitaciones de volumen y energía a bordo ”.

El ingeniero de materiales de la ESA, Bruno Bras, añade: «Lo bueno es que hemos terminado por diseñar un dispositivo de bajo coste que podría encontrar todo tipo de usos adicionales, tanto en órbita como en tierra en entornos de prueba».

Junto a él habrá un LED sencillo con una fotorresistencia que detecta cuando se enciende. Pero la potencia del LED vendrá a través de un plástico conductor de electricidad impreso en 3D llamado ‘poliéter éter cetona’, o PEEK para abreviar, abriendo la perspectiva de poder de impresión o incluso datos enlaces sin rodeos dentro de los cuerpos de futuras misiones espaciales.

El ingeniero de materiales de la ESA, Orcun Ergincan, comenta: “El otro elemento es una microbalanza de cristal de cuarzo, que sirve como una herramienta de monitoreo de contaminación altamente sensible, midiendo cualquier depósito débil en el rango de nanogramos proveniente de la electrónica a bordo, así como de las propias superficies de madera. Esto ha sido contribuido por OpenQCM en Italia. Esta empresa también está construyendo la pila general de placas de circuito impreso de los tres demostradores con sensores incorporados «.

Madera contrachapada para Woodsat

Los patrocinadores de Woodsat incluyen Contrachapado de UPM en Finlandia, uno de los mayores fabricantes de contrachapados del mundo.

“El material base para la madera contrachapada es abedul, y estamos usando básicamente el mismo que se encuentra en una ferretería o para hacer muebles”, explica el ingeniero jefe de Woodsat y cofundador de Arctic Astronatics, Samuli Nyman.

“La principal diferencia es que el contrachapado ordinario es demasiado húmedo para usos espaciales, por lo que colocamos nuestra madera en una cámara de vacío térmico para secarla. Luego, también realizamos la deposición de la capa atómica, agregando una capa de óxido de aluminio muy delgada, que generalmente se usa para encapsular la electrónica. Esto debería minimizar los vapores no deseados de la madera, conocidos como «desgasificación» en el campo espacial, al mismo tiempo que protege contra los efectos erosivos del oxígeno atómico. También probaremos otros barnices y lacas en algunas secciones de la madera ”.

Esta variante de oxígeno altamente reactiva se encuentra en los márgenes de la atmósfera, el resultado de las moléculas de oxígeno estándar que se rompen por la poderosa radiación ultravioleta del Sol, y se descubrió por primera vez cuando se comió las mantas térmicas en los primeros vuelos del transbordador espacial.

Las pruebas previas al vuelo sugieren que el satélite, que orbitará a unos 500-600 km de altitud en una órbita síncrona con el Sol aproximadamente polar, debería sobrevivir a su exposición al oxígeno atómico. Pero se espera que la madera se oscurezca por la radiación ultravioleta de la luz solar sin filtrar.

Palo para selfies a bordo

«Tenemos un par de cámaras a bordo, una de las cuales se extiende sobre un palo para selfies para mirar hacia atrás, mirar la madera contrachapada y tomar fotografías para ver cómo se comporta», agrega Jari. «Queremos ver cambios de color y cualquier agrietamiento, etc.»

El diseño y la fabricación del brazo de la cámara resultó ser un ejercicio interesante: la estructura debe ser pequeña, ya que puede estar dentro del pequeño satélite para su lanzamiento, y luego extenderse desde él lo más lejos posible cuando esté en el espacio.

«El diseño fue realizado por una empresa de ingeniería finlandesa Huld, llevando la impresión 3D al límite ”, añade Jari. “Para Huld, el proyecto Woodsat ya ha demostrado ser un importante punto de referencia para entrar en otros proyectos de mecánica espacial también”.

Además de las cámaras y el conjunto de sensores donados por la ESA, Woodsat también llevará una carga útil de radioaficionado que permitirá a los aficionados transmitir señales de radio e imágenes en todo el mundo. El enlace descendente de datos de este enlace de radio ‘LoRa’ facilita la compra de una ‘estación terrestre’ que cuesta tan solo 10 €.

«Al final, Woodsat es simplemente un objeto hermoso en términos de simplicidad y diseño tradicional nórdico, debería ser muy interesante verlo en órbita», continúa Jari. «Nuestra esperanza es que ayude a inspirar a las personas a que se interesen cada vez más por los satélites y el sector espacial como algo que ya toca todas nuestras vidas, y que solo se hará más grande en el futuro».

WoodSat se lanzará antes de finales de este año.