Nuevas antenas inflables para satélites del tamaño de una caja de zapatos
Los CubeSats podrán transmitir desde muy lejos, gracias a unos polvos casi “mágicos”
Los CubeSats son satélites muy baratos con un volumen de un litro y un peso de no más de un kilo. Pero tienen una pega: no pueden portar grandes antenas y, por tanto, emitir señalas desde muy lejos. Investigadores del MIT han ideado una fórmula para solucionar este problema: unas antenas que se hinchan gracias a unos polvos que pasan de sólido a gas al entrar en contacto con las bajas presiones del espacio. Por Marta Lorenzo.
Imagen: Alessandra Babuscia. Fuente: MIT.
Los satélites se hacen cada vez más pequeños. Ya los hay del tamaño de una caja de zapatos: son los CubeSats,
que tienen un volumen de un litro, un peso de no más de un kilo y son
construidos habitualmente con elementos y componentes comerciales.
Por eso, estas máquinas están volviendo la exploración especial más barata y accesible, además de porque pueden ponerse en órbita con menos coste que los satélites tradicionales.
Sin embargo, los CubeSats tienen una pega: la limitación del tamaño de sus antenas condiciona notablemente su rango de comunicación y, por tanto, limita también el tipo de misiones que estos aparatos pueden llevar a cabo.
Para vencer este obstáculo, un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), en EEUU, ha ideado una antena hinchable que puede doblarse en el interior de un espacio compacto e inflarse una vez que el satélite se encuentre ya en órbita.
Según publica el MIT en un comunicado, el sistema permitiría aumentar de manera significativa las comunicaciones de los satélites.
Por un lado, gracias a que las antenas inflables amplificarían significativamente las señales de radio, para que los CubeSats puedan transmitir datos a la Tierra a mayor ritmo.
Por otra parte, la distancia que puede ser cubierta por un satélite equipado con una antena inflable sería siete veces mayor que la de un CubeSat corriente. Según sus autores, con estas antenas, los satélites podrían transmitir desde la Luna, e incluso desde más lejos.
“El sistema hinchable constituye una de las soluciones más baratas y económicas para el problema de las comunicaciones”, aseguran. El avance ha aparecido detallado en la revista Acta Astronáutica.
Por eso, estas máquinas están volviendo la exploración especial más barata y accesible, además de porque pueden ponerse en órbita con menos coste que los satélites tradicionales.
Sin embargo, los CubeSats tienen una pega: la limitación del tamaño de sus antenas condiciona notablemente su rango de comunicación y, por tanto, limita también el tipo de misiones que estos aparatos pueden llevar a cabo.
Para vencer este obstáculo, un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), en EEUU, ha ideado una antena hinchable que puede doblarse en el interior de un espacio compacto e inflarse una vez que el satélite se encuentre ya en órbita.
Según publica el MIT en un comunicado, el sistema permitiría aumentar de manera significativa las comunicaciones de los satélites.
Por un lado, gracias a que las antenas inflables amplificarían significativamente las señales de radio, para que los CubeSats puedan transmitir datos a la Tierra a mayor ritmo.
Por otra parte, la distancia que puede ser cubierta por un satélite equipado con una antena inflable sería siete veces mayor que la de un CubeSat corriente. Según sus autores, con estas antenas, los satélites podrían transmitir desde la Luna, e incluso desde más lejos.
“El sistema hinchable constituye una de las soluciones más baratas y económicas para el problema de las comunicaciones”, aseguran. El avance ha aparecido detallado en la revista Acta Astronáutica.
Unos polvos casi “mágicos”
La idea de la antena hinchable no es nueva. De hecho, experimentos espaciales anteriores ya habían probado con éxito estos diseños, aunque principalmente con grandes satélites.
En estos otros casos, voluminosas antenas se inflan con un sistema de válvulas de presión, una vez que el satélite se encuentra en el espacio. Pero dicho sistema –pesado y engorroso- no puede sumarse a un CubeSat, por meras razones de espacio.
Por otro lado, estos pequeños satélites a menudo son lanzados como carga útil a bordo de cohetes con otras misiones científicas, y las válvulas de presión pueden explosionar, poniendo en riesgo las misiones.
La alternativa ideada por el equipo del MIT es más ligera y segura: está basada en un polvo para sublimación, un compuesto químico que pasa de polvo sólido a gas cuando es expuesto a una presión baja.
Este “efecto mágico” puede desencadenarse en el espacio, donde “la diferencia de presión provocaría una reacción química que hace que el polvo se sublime, pasando del estado sólido al gas; y que infle la antena”, explica Alessandra Babuscia, directora de la investigación.
Mejora de transmisiones
Babuscia y sus colaboradores construyeron dos prototipos de antenas –uno cónico y otro cilíndrico-, cada una de un metro de ancho; con politereftalato de etileno (PET), un tipo de plástico muy usado en envases de bebidas y textiles.
Los científicos determinaron cómo doblarlas de la forma más eficiente posible: consiguieron así empaquetarlas en un espacio de 10 centímetros cúbicos dentro de un CubeSat, junto a unos gramos de ácido benzoico, que es un tipo de polvo para sublimación.
Después, el equipo probó el hinchado de las antenas en una cámara de vacío del MIT, en cuyo interior la presión se bajó hasta niveles similares a los del espacio exterior. Ocurrió como estaba previsto: el polvo se convirtió en gas e infló ambas antenas hasta que éstas alcanzaron la forma deseada.
La medición de las propiedades electromagnéticas de cada antena –que indican su capacidad de transmitir datos- demostró que éstas transmitían mejor (10 veces más rápido y siete veces más lejos) que las antenas para CubeSat ya existentes.
Por último, los científicos también probaron la resistencia de las antenas al impacto de éstas con micrometeoros, y la consecuente aparición de agujeros en su material. Los resultados demostraron que la vida útil de la antena inflable para CubeSat podría ser de un par de años, a pesar de las perforaciones.
La idea de la antena hinchable no es nueva. De hecho, experimentos espaciales anteriores ya habían probado con éxito estos diseños, aunque principalmente con grandes satélites.
En estos otros casos, voluminosas antenas se inflan con un sistema de válvulas de presión, una vez que el satélite se encuentra en el espacio. Pero dicho sistema –pesado y engorroso- no puede sumarse a un CubeSat, por meras razones de espacio.
Por otro lado, estos pequeños satélites a menudo son lanzados como carga útil a bordo de cohetes con otras misiones científicas, y las válvulas de presión pueden explosionar, poniendo en riesgo las misiones.
La alternativa ideada por el equipo del MIT es más ligera y segura: está basada en un polvo para sublimación, un compuesto químico que pasa de polvo sólido a gas cuando es expuesto a una presión baja.
Este “efecto mágico” puede desencadenarse en el espacio, donde “la diferencia de presión provocaría una reacción química que hace que el polvo se sublime, pasando del estado sólido al gas; y que infle la antena”, explica Alessandra Babuscia, directora de la investigación.
Mejora de transmisiones
Babuscia y sus colaboradores construyeron dos prototipos de antenas –uno cónico y otro cilíndrico-, cada una de un metro de ancho; con politereftalato de etileno (PET), un tipo de plástico muy usado en envases de bebidas y textiles.
Los científicos determinaron cómo doblarlas de la forma más eficiente posible: consiguieron así empaquetarlas en un espacio de 10 centímetros cúbicos dentro de un CubeSat, junto a unos gramos de ácido benzoico, que es un tipo de polvo para sublimación.
Después, el equipo probó el hinchado de las antenas en una cámara de vacío del MIT, en cuyo interior la presión se bajó hasta niveles similares a los del espacio exterior. Ocurrió como estaba previsto: el polvo se convirtió en gas e infló ambas antenas hasta que éstas alcanzaron la forma deseada.
La medición de las propiedades electromagnéticas de cada antena –que indican su capacidad de transmitir datos- demostró que éstas transmitían mejor (10 veces más rápido y siete veces más lejos) que las antenas para CubeSat ya existentes.
Por último, los científicos también probaron la resistencia de las antenas al impacto de éstas con micrometeoros, y la consecuente aparición de agujeros en su material. Los resultados demostraron que la vida útil de la antena inflable para CubeSat podría ser de un par de años, a pesar de las perforaciones.
Referencia bibliográfica:
Alessandra Babuscia, Benjamin Corbin, Mary Knapp, Rebecca Jensen-Clem, Mark Van de Loo, Sara Seager. Inflatable antenna for cubesats: Motivation for development and antenna design. Acta Astronautica (2013). DOI: 10.1016/j.actaastro.2013.06.005.
Alessandra Babuscia, Benjamin Corbin, Mary Knapp, Rebecca Jensen-Clem, Mark Van de Loo, Sara Seager. Inflatable antenna for cubesats: Motivation for development and antenna design. Acta Astronautica (2013). DOI: 10.1016/j.actaastro.2013.06.005.
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