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Lunes, 2 de agosto de 2021



FORO DE LECTORES


Primer Satélite Centroamericano Irazú. Una cadena de eventos abre una ventana al futuro Costa Rica

Julio C. Calvo Alvarado jucalvo@itcr.ac.cr | Lunes 28 junio, 2021

Calvo

Julio C. Calvo-Alvarado

Presidente ACAE. Académico Tec.

No hay duda de que Costa Rica camina hacia la sociedad del conocimiento; un imaginario hecho ya realidad en otros países. Tampoco cabe duda de que la revolución tecnológica y científica de los últimos tiempos se debe en gran parte al impulso del campo aeroespacial. Por lo tanto, no podemos negarnos la oportunidad de ampliar nuestros horizontes al espacio, la frontera humana, en donde los emprendimientos actuales y futuros van a detonar mayores cambios industriales, económicos, sociales y culturales. Estudiar estas transformaciones y actuar con anticipación es nuestra mejor estrategia.

Es así, como en el 2010, se establece la Asociación Centroamericana de Aeronáutica y el Espacio (ACAE), con el afán de fomentar el desarrollo aeroespacial, reconociendo que contamos con ventajas geográficas, políticas y con un gran potencial de talento humano. Nada de lo que hoy hemos logrado hubiera sido posible sin las estimulantes bases que ha construido nuestro astronauta Dr. Franklin Chang Díaz. Su legado inicia con su primer viaje al espacio en 1986 en el transbordador Columbia y siete viajes más, pasando por la fundación en el 2006 de su empresa Ad Astra Rocket, sus investigaciones en la propulsión de plasma y el reciente establecimiento de un radar espacial en Guanacaste. El Dr. Chang ha sido la gran inspiración de muchos jóvenes para estudiar y trabajar en temas aeroespaciales; y ha sido un líder en el posicionamiento de este campo como una alternativa real para nuestro desarrollo.

En esa línea de pensamiento, una de las primeras metas de ACAE fue lanzar el primer satélite centroamericano, como un proyecto disruptivo para motivar a la academia y los jóvenes investigadores a involucrarse más en este campo, y para acelerar la construcción de más y mejores capacidades nacionales. Así en el 2013 se firmó un convenio ACAE-TEC que permitió a partir del 2015 iniciar con el proyecto Irazú. Esta misión espacial consistió en planificar, lanzar y operar un satélite tipo CubeSat, ligado a una misión científica para capturar información del crecimiento de árboles plantados en el Campus TEC-San Carlos y retransmitirla al campus TEC-Cartago. Dicha información es vital para estudiar la fijación de carbono en la biomasa forestal, que usualmente se reporta a nivel anual pero que con este proyecto, por primera vez, se generaría con datos diarios. El proyecto como tal es una prueba de concepto, por lo tanto, es experimental y demostrativo en su naturaleza, lo que permite la innovación y el aprendizaje a través de la experimentación.

Es importante comentar que los CubeSat se originan en 1999, como un diseño estándar de nanosatélites conformados por uno o más cubos de 10 cm de lado y con un peso cada uno menor a 1,4 kg. Los proponentes de este diseño fueron la Universidad Politécnica Estatal del Estado de California (Cal-Poly) y la Universidad de Stanford, y su propósito fue adecuar un protocolo estándar que ayude a todas las universidades del mundo a capacitar a sus investigadores y estudiantes en el desarrollo de todas las etapas del ciclo de una misión satelital, siguiendo las normas internacionales.

Así, Irazú se constituyó en la primera misión satelital tipo CubeSat de Centro América y su desarrollo y desempeño fue exitoso en todas sus fases : 1) Cumplió con todas las etapas del protocolo de planificación y gestión de proyectos espaciales NASA-USA, al ser evaluado positivamente por pares internacionales de NASA, Japón y Los Países Bajos, 2) Aprobó todas las pruebas de esfuerzo térmico, vibración y vació aplicados en los laboratorios del Instituto Tecnológico Kyushu, Japón , 3) El lanzamiento de Irazú se realizó, a través de un convenio con Kyushu y la Agencia Japonesa Aeroespacial (JAXA), el viernes 2 de abril 2018, abordo de la nave espacial Dragon CRS-14 impulsada por un cohete Falcon 9 de la empresa Space Exploration Technologies (SpaceX) desde Florida-USA, 4) El 4 de abril, Irazú llegó a la Estación Internacional Espacial de donde fue liberado al espacio el 11 de mayo 2018 desde el módulo japonés Kibo de JAXA, mismo día que Irazú estableció contacto con la estación terrena TEC-Cartago y 5) El tiempo en en órbita de Irazú se estimó en 6 meses, pero alcanzó a operar hasta marzo del 2020 (2 años).

La misión científica requirió de innovación al diseñar dispositivos electrónicos para medir el crecimiento diario del diámetro de árboles con una precisión milimétrica y un margen de error del 3%. La plantación de árboles se estableció a mediados del 2017 y los dispositivos se colocaron en cinco árboles a principios del mes de febrero 2018. A partir de mayo algunos sensores presentaron fallas por filtraciones humedad y todos los sensores dejaron de operar el 8 de julio 2020 por la misma razón. Entre 11 de mayo al 8 de julio, 58 días en total, Irazú logró subir y bajar datos para 18 días, lo cual demuestra que Irazú tuvo una adecuada ingeniería de software y comunicación. Por esta razón, la prueba de concepto en cuanto a la misión científica también se considera exitosa. La conectividad variable que experimentó Irazú con las estaciones terrenas se explica por las calidades de las antenas instaladas en ambos sitios y por las condiciones atmosféricas de inicios de la época lluviosa. Esta experiencia es un aprendizaje para los investigadores y es claro que los problemas se pueden resolver adquiriendo mejor equipo de transmisión y mejorando el diseño embebido de los sensores de crecimiento. Por lo demás, Irazú continuó operando y registrando datos de telemetría desde su lanzamiento el 11 de mayo hasta su desintegración al entrar a la atmósfera en marzo 2020. Las lecciones aprendidas de este proyecto retroalimentan actualmente el diseño de estaciones para monitoreo de variables ambientales de los humedales del Parque Nacional Palo Verde, con una nueva misión satelital que se desarrolla conjuntamente con la Universidad George Washington, USA (Proyecto GWSat).

Hay que resaltar, que el proyecto Irazú ha sido ampliamente divulgado en la comunidad científica internacional, en varios congresos internacionales, con cinco publicaciones indexadas, siendo la última presentada en el 69 Congreso de la Federación Internacional de Astronáutica en Bremen-Alemania, octubre 2018. Es importante indicar que la telemetría de Irazú fue de acceso público y en tiempo real durante todo el proyecto para todo público, en especial los radioaficionados nacionales e internacionales. En este sitio web - https://dashboard.satnogs.org/ - se puede observar el rendimiento de los sensores a bordo del CubeSat y el registro de 205 radioaficionados, universidades y centros de investigación de todo el mundo, que aprovecharon este proyecto como una herramienta de entrenamiento. En el desarrollo de este proyecto se debe destacar: a) participación de investigadores y estudiantes de seis escuelas del TEC y de expertos costarricenses fuera del país; b) el apoyo del MICITT y al Ministerio de Relaciones Exteriores con la permiso de radiofrecuencia y la inscripción de IRAZU ante la Unión Internacional de Telecomunicaciones y Oficina para los Asuntos del Espacio Ultraterrestre, ambas de la ONU y c) el aporte del INA en la construcción de la carcasa del satélite.

Finalmente, es necesario indicar que la inversión del TEC en este proyecto de tres años resultó en un presupuesto relativamente bajo de ₡35 millones para cubrir las horas de dedicación de los investigadores y asistentes, y de ₡28 millones para gastos operativos y de equipo. Por su parte ACAE gestionó fondos adicionales para cubrir los costos de lanzamiento, gastos de envío del satélite a Japón, compra de equipo entre otros requerimientos. En total ACAE recaudó $180 mil dólares en efectivo, con el apoyo de seis grandes patrocinadores ($112 mil dólares) y la campaña Kickstarter que logró recaudar $68 mil de 1103 donantes de 20 países. También se contó con donaciones en especie como asesorías en imagen y relaciones públicas, gestión y apoyo logístico y uso de cuarto limpio, estimadas para tres años en $268 mil y aportadas por seis patrocinadores, incluido ACAE.

Hoy, gracias al trabajo y visión del Dr. F. Chang, de ACAE y otras personas visionarias, el sector privado, con el apoyo de PROCOMER, ha logrado conformar el Clúster Aeroespacial con treinta y seis empresas que venden servicios (ingeniería de software) y componentes a nivel internacional. Se ha aprobado la creación la Agencia Aeroespacial Costarricense, que permitirá impulsar mejores condiciones para atraer más inversiones en este campo y posicionar mejor al país a nivel internacional y diplomático, en donde se requiere de una responsable participación para regular el desarrollo aeroespacial internacional. Actualmente el Tecnológico y la UCR cuentan con grupos de investigadores y estudiantes que están trabajando en temas de innovación e investigación aeroespacial, colaborando internacionalmente para impulsar nuevos proyectos y adecuando la formación del talento humano requerido para el desarrollo de emprendimientos nacionales y atracción de inversión directa extranjera.

Irazú cumplió su propósito de ser un proyecto disruptivo, ha sido un eslabón más de una cadena de eventos que posiciona a Costa Rica a nivel internacional y que ha puesto estos temas en los medios de comunicación, estimulando a los empresarios y tomadores de decisiones y, sobre todo, ha hecho soñar a los jóvenes de nuestro país y región. Hace 15 años la industria de dispositivos médicos era incipiente y hoy alcanza a ser el cluster de mayor exportación, con este ejemplo debemos continuar diversificando nuestra economía y creando más oportunidades para emprendimientos con alto valor agregado.

No podemos dejar de hacer referencia al gran escritor Julio Verne que, en 1865 en su novela De la Tierra a la Luna, imaginó y narró la hazaña “increíble” de ir a la Luna. La fantasía de Verne solo nos confirma que nada es imposible si la imaginación es prolífica. “Cualquier cosa que un ser humano pueda imaginar, otro ser humano la puede hacer realidad”.





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