La industria espacial es un sector con características muy particulares y propias. El paradigma que conduce su desarrollo es claro y tiene el fin último de asegurar la fiabilidad y seguridad de sus misiones. Sin embargo, en las últimas dos décadas la filosofía de trabajo está cambiando. El nuevo escenario, producto de años de apuesta de los Estados y su inversión en investigación y desarrollo, permite asumir mayores niveles de riesgo y da como resultado productos más económicos y en escalas de tiempo más cortas. Ante esta escena, nuevos actores la penetran y realizan sus aportes al sector. La sociedad civil en general, materializada en particular, pero no solo, en pequeñas empresas o universidades, empieza a tomar la posta y a liderar los esfuerzos en el desarrollo espacial. En este contexto, es importante entender las nuevas posibilidades que se generan, el presente de la región y el rol argentino.
Los pequeños satélites, una oportunidad
En los últimos 20 años, la industria satelital comenzó a deconstruirse. Un sector que era dominado por grandes misiones espaciales, con artefactos muy costosos y con tiempos de producción muy largos (generalmente misiones llevadas adelantes por las agencias espaciales), empezó a dar lugar a proyectos más reducidos. Este cambio se vió motorizado por dos factores principales: por un lado, la madurez tecnológica alcanzada y los procesos establecidos para el diseño satelital, y, por el otro, la irrupción de los nanosatélites, principalmente el estándar CubeSat [1]. Esta reducción de costos, además, es acompañada por la aceptación de mayores niveles de riesgo, en dónde no queda claro cual es el huevo y cual es la gallina, pero se realimentan para lograr misiones más asequibles. En este nuevo escenario, conocido con el nombre fashion de “New Space”, empiezan a participar empresas privadas (como Starlink o Satellogic) pero también universidades (que fueron el motor del desarrollo de los CubeSat) y diversos sectores de la sociedad civil. En este contexto, cabe preguntarnos cuál es el rol argentino en este sector de la industria satelital.
¿Qué es un small sat (pequeño satélite)?
No existe un criterio unificado para la clasificación de satélites, pero sí existen diferentes esfuerzos de la comunidad por hacerlo [2,3], y normas [4,5]. Según el contexto, suele definirse a los pequeños satélites como aquellos cuya masa es menor a los 500 kg, en algunos casos, o a los 100 kg, en otros. Solo como referencia, los satélites SAOCOM tienen una masa de 3000 kg [6], al igual que los satélites ARSAT. Pero no es el tamaño de la nave en sí lo que rige esta nueva filosofía (la de los pequeños satélites), a pesar de que su correlación es directa.
En el año 2017, un grupo de estudio de la Academia Internacional de Astronáutica (IAA) [7] presentó los resultados de su trabajo en un original titulado “Definiciones y requerimientos de los pequeños satélites en búsqueda de bajo costo y tiempos de entrega reducidos” [8]. Allí se descarta la idea de satélites grandes o pequeños en relación a su masa o tamaño y se establecen criterios relacionados con la filosofía de desarrollo: “Un satélite “liviano” es un satélite que utiliza enfoques de desarrollo y gestión no tradicionales y que asumen riesgos con el objetivo de proporcionar algún tipo de valor al cliente a bajo coste y sin tardar mucho en realizar la misión del satélite. El tamaño del satélite es pequeño simplemente porque se busca un bajo coste y una entrega rápida”. Para lograr estas dos características, el diseño del satélite se basa en el uso de unidades comerciales no calificadas para el espacio, y el tamaño del satélite es inherentemente más pequeño. El diseño acepta un cierto nivel de riesgo asociado al uso de COTS. El número de miembros del equipo de diseño y desarrollo también se reduce. Estos enfoques son diferentes de los utilizados para los satélites “tradicionales”, en los que la prioridad de la fiabilidad suele estar por encima del coste y el calendario [8].
El término “lean manufacturing” (“producción limpia o sin desperdicios”) tiene su origen en el Sistema de Producción Toyota (TPS) [9], introducido en el mundo por el libro “La máquina que cambió el mundo” [10]. Según el sitio web oficial de Toyota Motors, el objetivo del TPS es “fabricar los vehículos solicitados por los clientes de la manera más rápida y eficiente, para entregar los vehículos lo antes posible” [11]. Si en esta definición se intercambian los términos “vehículo” por “pequeños satélites”, explicamos de forma sintética esta nueva filosofía. Dentro de este contexto, los satélites definidos bajo esta filosofía buscan aportar valor al cliente (usuario final o comprador) a un costo mínimo y en un plazo de tiempo reducido.
Los pequeños satélites no son algo nuevo
En el año 1999, profesores e investigadores de la Universidad Politécnica Estatal de California (Cal Poly) y la Universidad de Stanford desarrollaron las especificaciones de un grupo particular de pequeños satélites (tan pequeños como para ser llamados “nanosatélites”): los CubeSats [1]. Estos satélites están basados en cubos de 10 cm de lado y sus especificaciones buscan cumplir varios objetivos específicos. Su estandarización y simpleza estructural permite el diseño y manufactura de un satélite funcional de bajo costo, en el cual pueden reutilizarse partes o comprarlas a terceros. Por otro lado, su metodología de lanzamiento reduce problemas de interfaces e integración con los lanzadores. Por último, la unificación de la interfaz mecánica permite un rápido intercambio de cargas útiles y la integración a diferentes oportunidades de lanzamiento. Este último punto es fundamental: los sistemas de lanzamiento se han estandarizado y resulta más simple sumarse al lanzamiento de un satélite principal. Tanto la Agencia Espacial Estadounidense (si, la NASA, por sus siglas en inglés) como la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés) tienen programas de lanzamiento económicos y accesibles para proyectos de CubeSat. En términos de números, un CubeSat funcional y listo para volar puede ser comprado por menos de 40 mil euros.
Este tipo de satélites les permitió a las universidades, en una primera etapa, participar en proyectos educativos que incluyen el desarrollo y lanzamiento de satélites, tanto por sus costos como por sus tiempos de producción, compatibles con los calendarios académicos. Posteriormente, también posibilitó el ingreso de múltiples compañías al sector espacial. Los CubeSat también permiten realizar colaboraciones de forma sencilla. Una carga útil o subsistema definido para una misión o satélite particular puede ser fácilmente utilizada en otro. De igual manera, muchas compañías comercializan partes y subsistemas satelitales, tanto en sus estructuras mecánicas como en su electrónica.
En este contexto, muchos países han lanzado y puesto en órbita sus primeras misiones espaciales gracias a los pequeños satélites, en donde se destaca la participación de los Cubesat. Un caso muy cercano es el de Paraguay. Su agencia espacial fue creada en marzo de 2014 y en febrero de 2021 pusieron en órbita su primer satélite: el GuaraníSat-1, un CubeSat de 1U (es decir un cubo de 10 cm de lado) en el marco del programa BIRDS [12], del Instituto de Tecnología de Kyushu (Japón). Por su parte, Brasil, nuestro mayor socio comercial, ha apostado fuertemente al desarrollo de pequeños satélites, tanto a través del INPE (Instituto Nacional de Investigación Espacial del Brasil) como de la AEB (Agencia Espacial Brasilera), como también lo hacen la mayoría de las agencias espaciales: NASA, ESA, JAXA (agencia japonesa), AEM (agencia mexicana).
El mercado de los pequeños satélites es un mercado en constante crecimiento. No solo por la cantidad de misiones, sino también por los ingresos que genera. Cada año nuevas empresas se suman a este área, que es más rentable y accesible para muchos sectores. Además del hardware, también es importante pensar en las aplicaciones y los negocios asociados. Si bien es más seductor y llamativo desarrollar satélites en sí, hay un nicho muy grande para las aplicaciones.
Las aplicaciones de los pequeños satélites conforman un abanico de posibilidades mucho más amplias que hace una década, y que van más allá de lo que se puede imaginar a simple vista. Entre las distintas posibilidades se incluyen las comunicaciones, los experimentos científicos, la observación terrestre, la inteligencia artificial, la exploración del espacio profundo o la geolocalización. Incluso el área de aplicaciones es la de mayor vacancia a nivel mundial. Los pequeños satélites suelen estar subutilizados, por lo que científicos y tecnólogos de diferentes disciplinas pueden aportar al desarrollo de misiones satelitales.
¿Y Argentina?
El caso argentino es particular, dado que somos un país de larga trayectoria en el desarrollo satelital, con hitos que nos diferencian en el mundo, entre ellos el desarrollo de sistemas SAR (radar de apertura sintética) en SAOCOM, los satélites geoestacionarios ARSAT, o colaboraciones con la NASA, como SAC-D/Aquarius. A pesar de estas condiciones, el desarrollo de pequeños satélites ha quedado relegado y las pocas experiencias están, mayormente, en el sector privado. Un ejemplo es el de la empresa Satellogic, que comenzó con un fuerte apoyo de INVAP y del Ministerio de Ciencia y Tecnología, y que hoy es un gigante mundial del sector. Por errores propios o aciertos de otros, sus sedes principales y fábricas no están en la Argentina, pero gran parte de su know how si. El otro caso, más reciente, y que no nos da tiempo de análisis aún debido a su juventud, es la empresa marplatense Innova Space, que busca conectar sitios remotos utilizando pequeños satélites. También existen otros casos argentinos como los de ArsUltra o SpaceSur.
La historia de la actividad espacial en la Argentina no está fuertemente documentada: más bien, todo lo contrario. Así lo describe Pablo de León en el prólogo de su libro “Historia de la actividad espacial en Argentina” [13], uno de los pocos trabajos que recopila la vasta historia nacional en materia de desarrollos y exploración espacial. En relación a los desarrollos espaciales universitarios, el panorama es aún peor. De León dedica un capítulo de su libro a la “cohetería amateur y universitaria”, donde describe las actividades del Instituto Civil de Tecnología Espacial (ICTE) y otros grupos y centros de estudio e investigación, y los esfuerzos del departamento de aeronáutica de la Universidad Nacional de La Plata en las décadas de 1960 y 1970.
En este nuevo paradigma, las universidades argentinas pueden hacer un aporte fundamental al desarrollo de misiones espaciales basadas en pequeños satélites. Desde el desarrollo de experimentos en órbita, hasta el desarrollo de hardware y software, y por supuesto sus aplicaciones. El (no tan) nuevo paradigma satelital trae consigo también un mundo donde los satélites deben ser pensados como instrumentos para brindar servicios a clientes o usuarios (que pueden incluir al sector privado o al sector público, donde muchas de las aplicaciones satelitales son geoestratégicas y son muestras cabales de soberanía, como las comunicaciones), y debe pensarse en toda la cadena de valor. En este escenario, las universidades son actores que pueden tomar la posta y llevar adelante el desarrollo de estos satélites.
Además, no es menor que los proyectos espaciales o satélites son capaces de captar la atención de muchos y muchas. Este tipo de proyectos, complejos, requieren del esfuerzo interdisciplinario de muchos actores. Poder articular proyectos educativos en el área espacial posibilitará la inclusión de miles de estudiantes a proyectos de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM, por sus siglas en inglés). Los proyectos satelitales pueden ser un fin pero también una puerta de ingreso para descubrir vocaciones tecnológicas. En esta línea, es pertinente destacar el concurso CANSAT Argentina impulsado por la CONAE, que se propuso reproducir a escala todo el proceso por el cual se diseña, construye, prueba, lanza y opera un satélite, para que pueda ser llevado adelante por estudiantes de escuelas secundarias.
Durante los años 1960 y 1991 existió la Comisión Nacional de Investigaciones Espaciales (CNIE, luego reemplazada por la CONAE), cuyo primer presidente fue Teófilo Tabanera, un ingeniero mendocino pionero en la actividad espacial en la Argentina. Durante los dos primeros años de existencia de la CNIE, el 85% de su presupuesto era destinado a los casi 20 convenios firmados con universidades [13]. Seguramente este modelo pueda pensarse de acá en adelante, con fuerte tracción del sistema científico tecnológico y una participación preponderante de las universidades. Los pequeños satélites deben ser un instrumento de desarrollo nacional, desde lo comercial con el impulso a las exportaciones de alto valor agregado (tanto en hardware como en software y servicios), y también para expandir la posibilidad de desarrollar ciencia de punta. Por otra parte, también puede colaborar en la gestación de nuevas empresas de base tecnológica y de nuevos ecosistemas: es muy interesante ver el caso español, en donde hay empresas, en su mayoría PyMEs, que desarrollan satélites, paneles solares, lanzadores y servicios de lanzadores. Por último, es una oportunidad gigante de colaboración internacional. La comunidad de los pequeños satélites busca constantemente colaborar, de forma muy generosa y abierta. En ese escenario Latinoamérica está avanzando y Argentina debe ser un actor fundamental en este recorrido.
Apartado sobre CubeSats:
Los nanosatélites CubeSat son un tipo de pequeño satélite cuya interfaz mecánica está estandarizada. Año a año la Universidad Politécnica Estatal de California actualiza las especificaciones de diseños de estos satélites. Los mismos están basados en unidades de 10 cm de lado denominadas “U”. Típicamente, se pueden apilar unidades enteras de estos: 1U, 2U, 3U.. 24U.
Referencias:
- CubeSat Design Specification, San Luis Obispo, CA, USA, CubeSat Design Specification (CP-CDS-R14.1), February 2022.
- Kramer, H.J. and Cracknell, A.P. (2008)
- Botelho A. S., R.C. and Xavier Jr., A.L. (2019) A Unified Satellite Taxonomy Proposal Based on Mass and Size. Advances in Aerospace Science and Technology, 4, 57-73.
- Norma ISO/TS 20991:2018: Space systems — Requirements for small spacecraft
- Chimicz, A. THE SPACE OBJECTS RE-ENTRY–STATUS AND CHALLENGES OF INTERNATIONAL REGULATORY FRAMEWORK.
- Satélite Argentino. Noviembre, 2022, de http://saocom.invap.com.ar/
- International Academy of Astronautics. Noviembre, 2022, de https://iaaspace.org/
- Cho, M., & Graziani, F. (2017). Definition and Requirements of Small Satellites Seeking Low-Cost and Fast-Delivery. IAA Study Group Report-SG, 4.
- Taichi Ohno, “Toyota Production System: Beyond Large-Scale Production”, Productivity Press, 1988
- J. P. Womack, D. T. Jones, D. Roos, “The Machine that Changed the World”, Harper Perennial, 1991.
- Toyota Production System, Noviembre, 2022, de
https://global.toyota/en/company/vision-and-philosophy/production-system/ - BIRDS project. Noviembre, 2022, de https://birds-project.com/
- Pablo de León, “Historia de la actividad espacial en Argentina” – 1a ed. – Carapachay: Lenguaje Claro Editora, 2018.
Doctor en Ingenierìa por la UNSAM. Investigador y director de la carrera de Ingeniería Electrónica en la Escuela de Ciencia y Tecnología (UNSAM). Es parte del proyecto LabOSat. Durante su trabajo como investigador ha participado en 8 misiones satelitales.
Ciencia Propia
Ruben Geneyro