Este lunes a las 3:36 hora peninsular ha tenido lugar el lanzamiento de ANSER, el primer clúster de satélites español. Se llevó a cabo desde el puerto espacial de la Guayana Francesa. Concretamente, en el vuelo VV23 del lanzador Vega de la Agencia Espacial Europea, con financiación del Programa de IOD/IOV de la Comisión Europea, que llevaba también al espacio los satélites de observación de la Tierra Theos-2 y Tritón.

ANSER, acrónimo de Advanced Nanosatellites Systems for Earth Observation Research (Sistemas de Nanosatélites para la Observación de la Tierra), es un hito en la historia de la astronáutica española por dos motivos: es el primer clúster de nanosatélites desarrollados íntegramente en nuestro país –en particular en las instalaciones del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) en Torrejón de Ardoz (Madrid)-; y además, la manera en la que van a orbitar alrededor de la Tierra no tiene precedentes, pues planearán como una bandada de pájaros, sin usar ningún tipo de propulsor.

Una vez en órbita, «desplegaremos unas alas que multiplicarán por veinte el área efectiva del satélite», concreta uno de los responsables del proyecto, Santiago Rodríguez Bustabad. A esa altura queda todavía una atmósfera muy tenue, pero suficiente para que los satélites puedan planear. De este modo, gracias a la llamada fricción aerodinámica los satélites podrán usarla en las maniobras de frenado y sustentación. «Los principios físicos son equivalentes a los utilizados por aviones y planeadores», apostilla Bustabad.

La separación de los tres cubesats del lanzador Vega se produjo 1 hora y 44 minutos después del lanzamiento, y el primer contacto con tierra desde la estación terrena instalada en el CEIT (Centro Espacial INTA Torrejón) tuvo lugar a las 12:10 horas. A partir de ahora, su objetivo científico será la observación de la Tierra. Concretamente medir la calidad de las aguas continentales de tamaño medio de la Península Ibérica, como lagunas, pantanos, embalses o ríos.

Vega es capaz de poner en órbita varios satélites en cada lanzamiento. Imagen: ESA

Una técnica de control pionera en el espacio

Para que un conjunto de satélites se comporte como un clúster es necesario poder mantenerlos unidos «y eso es algo muy complicado porque aunque en el momento de la suelta se encuentre muy próximos entre sí, las leyes de la mecánica orbital provocan que vayan separándose progresivamente: tarde o temprano estarán a una distancia que será incompatible con su misión», prosigue Bustabad.

Para que estén bien coordinados y vuelen muy cerca unos de otros, los satélites que necesitan ejecutar modificaciones o correcciones orbitales normalmente llevan incorporado un sistema de propulsión, un pequeño motor, con el que ejecutan las maniobras oportunas. Sin embargo, los satélites de ANSER no llevan ningún tipo de propulsor. Entonces, ¿cómo consiguen mantener la formación? Mediante una ingeniosa técnica totalmente novedosa y que por primera vez será utilizada, de forma nominal, en una misión de observación de la Tierra: desplegando unas alas.

Las diferentes configuraciones de las alas les permiten modular la resistencia aerodinámica: «Con eso podemos realizar maniobras pasivas de acercamiento y separación entre los satélites, simplemente modificando su orientación y por lo tanto el perfil que presentan al avanzar contra la atmósfera, de manera que primeramente se consiga la disposición geométrica óptima de trabajo entre los satélites y después se tenga la capacidad de mantenerla». Sobre esta técnica se han hecho muchos estudios teóricos, pero esta es la primera vez en la que se va a utilizar esta combinación de “lift and drag”, sustentación y efecto de frenado, para controlar el vuelo en formación de unos pequeños satélites en una misión real y no experimental.

ANSER vuela como una bandada de gansos

ANSER es el nombre científico del ganso, un ejemplo en la naturaleza de lo que es el vuelo en formación: hay un líder y una bandada, unos seguidores que le secundan. En el caso de ANSER hay un líder: el responsable de comunicar con tierra y controlar la ejecución de la misión en órbita, y dos seguidores, que son los que transportan la carga útil, en este caso una cámara hiperespectral que es capaz de obtener información del contenido de las aguas.

En un modo nominal, el líder es el commander del clúster y los seguidores no necesitan utilizar recursos para hablar con tierra. En cuanto tienen datos los vuelcan al líder, que los baja a tierra cuando orbita por encima de la estación terrena instalada en el CEIT. Así es el sistema de organización jerárquica dentro del clúster, con el objetivo científico del estudio de la calidad de aguas continentales de la península Ibérica: lagunas, pantanos, ríos…

Equipo de la misión ANSER en el Centro Espacial INTA Torrejón. Imagen: INTA

Como en muchas ocasiones, la idea surge como respuesta a una necesidad no resuelta. Las misiones de observación de la Tierra son extremadamente difíciles, con largos tiempos de desarrollo y complejidad en su ejecución, con lo que la pregunta obvia que surge es: ¿sería posible afrontar una misión de este tipo de una manera más sencilla? La respuesta es sustituir una plataforma monolítica tradicional por un clúster de pequeños satélites, cada uno con su propio instrumento de observación, que vuelan en formación de manera coordinada a distancias muy cercanas entre ellos (alrededor de 10 kilómetros). Desde tierra se comportan como una única plataforma estudiando una misma zona del terreno con sus diferentes instrumentos.

Los nanosatélites abren el acceso al espacio

El hecho de utilizar Cubesats con un peso de unos 4 kilogramos y no microsatélites en el orden de 20 – 40 kilogramos es por simplicidad y eficiencia en el desarrollo: el modelo Cubesat es un estándar que da acceso a una amplia gama de tecnología compatible ya desarrollada (computadores embarcados, transmisores de comunicaciones, paneles solares) que provoca un impacto positivo importante en tiempos de desarrollo, costes, simplicidad y capacidad de acceso al espacio para pequeñas compañías.

Pocos organismos o empresas en el mundo pueden permitirse el desarrollo de un satélite convencional, mientras que gracias al estándar Cubesat universidades y pequeñas spin-offs tienen abierto el acceso al espacio. Es el caso de Platero, el primer nanosatélite andaluz que desempeñará un papel fundamental en la sostenibilidad del sector agrícola, cuyo lanzamiento será inminente.

Precisamente el cohete VEGA ponía también en órbita el instrumento Melisa III, diseñado en la Universidad de Cádiz (UCA) para la medición de campos magnéticos en el espacio usando sensores compactos. El instrumento fue seleccionado por la Comisión Europea y la ESA para ser integrado en un nanosatélite, con el propósito de incrementar su madurez tecnológica. 

Proyectos como ANSER consiguen que Cubesat se lleve a sus límites de capacidad y sea capaz de producir resultados que tradicionalmente estarían reservados a satélites de gran tamaño, provocando además (siendo esto también uno de los objetivos importantes de la misión) que este rango de tecnologías, aplicaciones y observaciones estén disponibles para pequeños actores que de forma tradicional no podrían acceder a ellas.

Puede decirse que hay una manera asentada de acceder al espacio, a base de proyectos complejos y punteros, que es la consecuencia del desarrollo de muchos años de historia. Es el caso del reciente lanzamiento del cohete MIURA 1 desde Huelva después de doce años de trabajo por parte de la compañía PLD Space. Hacía historia al convertirse en el primer cohete privado que vuela desde Europa, situando a España en el décimo país del mundo con capacidad directa al espacio.

Sin embargo, en los últimos años se ha desarrollado el paradigma del New Space (que surge en paralelo al estándar Cubesat) como un acceso al espacio más sencillo, barato y dinámico. Esta nueva visión abre el negocio del espacio a un nuevo abanico de inversores, empresas y organismos que configuran una nueva visión de acceso al espacio como algo mucho más amplio, flexible y desafiante. Desde el INTA subrayan que ANSER se encuentra «a la vanguardia» de este nuevo horizonte.