Carga útil de vuelo de la ESA en satélite de madera

El primer satélite de madera del mundo está en camino, con la forma del WISA Woodsat finlandés. Los expertos en materiales de la ESA están contribuyendo con un conjunto de sensores experimentales a la misión, además de ayudar con las pruebas previas al vuelo.

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 exteriores que no son de madera de Woodsat son rieles de aluminio que se usan para su despliegue en el espacio, más un selfie stick de metal.

La misión fue iniciada por Jari Makinen, escritor y locutor finlandés. Fue cofundador de una empresa llamada Astronáutica ártica, que comercializa réplicas de CubeSats completamente funcionales y listas para la órbita para fines educativos, de capacitación y de pasatiempo. “Siempre me gustó hacer maquetas de aviones, con muchas piezas de madera. Habiendo trabajado en el campo de la educación espacial, me hizo preguntarme: ¿por qué no volamos ningún material de madera en el espacio?

«Así que primero se me ocurrió la idea de volar un bote de madera satélite a la estratosfera, a bordo de un globo meteorológico. Esto sucedió en 2017 con una versión de madera de KitSat. Habiendo ido bien, decidimos actualizarlo y entrar en órbita. A partir de ahí, el proyecto simplemente creció: encontramos apoyo comercial y aseguramos un lugar en un lanzador de electrones en el Rocket Lab en Nueva Zelanda. «

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

“El primer artículo que enviamos 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 impulsar sistemas de alta potencia y antenas de radiofrecuencia, porque pequeñas cantidades de moléculas en la cavidad pueden dañarlos.

«Este sensor lo está construyendo para nosotros Sens4 en Dinamarca, que hizo un excelente 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 aquí es que terminamos creando un dispositivo de bajo costo que podría encontrar todo tipo de usos futuros, tanto en órbita como en tierra en entornos de prueba».

Junto a él habrá un simple LED con fotorresistencia que detecta cuando se enciende. Pero la energía del LED provendrá de un plástico conductor de electricidad impreso en 3D llamado ‘poliéter éter cetona’ o PEEK hasta pronto, abriendo la perspectiva del poder de impresión o mismos datos enlaza directamente con 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 desde la electrónica de a bordo, así como las superficies de madera en sí. OpenQCM En Italia. Esta empresa también está construyendo la pila general de placas de circuito impreso para los tres demostradores con sensores incorporados. «

Madera contrachapada para Woodsat

Los patrocinadores de Woodsat incluyen UPM Plywood en Finlandia, uno de los fabricantes de madera contrachapada más grandes del mundo.

«El material base para la madera contrachapada es abedul y estamos usando básicamente el mismo material que encontraría 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 la madera contrachapada ordinaria está demasiado húmeda para usarla en el espacio, 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 se usa normalmente para encapsular la electrónica. Esto debería minimizar los vapores no deseados de la madera, conocidos como «liberación de gas» en el campo espacial, y proteger 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 la descomposición de las moléculas de oxígeno estándar por la poderosa radiación ultravioleta del Sol, y se descubrió por primera vez cuando consumió 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 sincrónica con el Sol aproximadamente polar, debería sobrevivir a la exposición al oxígeno atómico. Pero se espera que la madera se oscurezca por la radiación ultravioleta de la luz solar sin filtrar.

palo selfie a bordo

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

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

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

Además de las cámaras y el conjunto de sensores donados por la ESA, Woodsat también llevará una carga útil de radioaficionado, lo 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’ a tan solo 10 €.

“En general, Woodsat es simplemente un objeto hermoso en términos de simplicidad y diseño tradicional nórdico, debe ser muy interesante verlo en órbita”, continúa Jari. «Esperamos que ayude a inspirar a la gente a interesarse más por los satélites y el sector espacial como algo que ya afecta a todas nuestras vidas y que solo se hará más grande en el futuro».

Se espera que Woodsat sea lanzado antes de finales de este año.