Durante la segunda mitad de 2020, Tecnobotrix México desarrollaba dos proyectos: El Torneo Internacional Virtual de Robótica "TXRX: Legends" y "Per Aspera Ad Astra". Este último dirigido a la creación de proyectos con enfoque aeroespacial. Uno de sus sub-proyectos es la Academia Cansat Tecnobotrix dedicada a la creación de pico-satélites.
Nuestra primera misión CanSat "Maniitsoq" estuvo compuesta por un equipo de 5 alumnos: Valentina García, Aarón García, Marcos Domínguez, Gael González y Romina Vizuet cuyas edades van desde los 9 años hasta los 13 años, todo ellos siendo actualmente estudiantes de la escuela de robótica Tecnobotrix Texcoco. Todas las medidas sanitarias debido a la contingencia por COVID-19 fueron tomadas tanto por los alumnos, como por los asesores y acompañantes durante la duración de esta primera misión, mismas que fueron requisito para ejecutarla de principio a final.
En términos didácticos, la creación de un CanSat recrea los puntos más importantes de la gestión de una misión espacial:
- Planificación del lanzamiento.
Dado que nuestros CanSat ocupan como método de ascenso un globo meteorológico, éstos pueden alcanzar una altitud que oscila entre los 19,000 y los 26,000 metros de altura (superando la tropósfera, internándose en la capa de ozono), por lo que el lugar de lanzamiento se establece a través de las cartas de navegación aeronáutica (aerovías) otorgadas por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes donde se muestran las rutas aéreas de aeronaves de baja y gran altura (teniendo como límite diferenciador a los 5,483 metros de altura), además de mostrar zonas de espacio aéreo prohibido/restringido/peligroso como lo son aeropuertos, aeródromos y bases militares.
Una segunda situación a considerar son las predicciones climáticas. El Servicio Meteorológico Nacional cuenta con una importante cantidad de información detallada sobre predicciones de precipitaciones, corrientes de aire y masas de aire frío, misma que se hace más precisa según se acerque la fecha de lanzamiento.
Con ambas fuentes de información finalmente se establecen las siguientes métricas:
> Lugar de despegue y aterrizaje
> Fecha y hora de lanzamiento.
> Ruta de desplazamiento del CanSat
- Ubicación en tiempo real del pico-satélite y posterior recuperación.
Comunicación.
Con una duración de 1 hora y 51 minutos, un ascenso de 24,000 metros y un desplazamiento por arrastre de viento de varios kilómetros, es prioritaria la ubicación del pico-satélite en todo momento. Para ello se contó con dos sistemas de localización: Un sistema LoRA (Long Range) conectada a una antena GPS que transmitía a tierra su ubicación en todo momento, y un ultra-ligero dispositivo de ubicación GPS basado en conectividad GSM que utilizó una tarjeta Micro-SIM de la compañía celular Pillofon debido a su buena cobertura en la región nor-noroeste y central del Estado de Tlaxcala.
Ambos sistemas mostraron ser excelentes formas de rastreo a pesar de contar con algunos retrasos de posición de unos cuantos segundos.
En el caso del sistema GPS basado en GSM, la comunicación solamente podía establecerse no más allá de 3 km de altura debido a las especificaciones tanto del dispositivo. Aunque representó una "pérdida" en la comunicación con dicho dispositivo poco más del 90% del tiempo de la misión, supuso una excelente herramienta de ubicación una vez que el CanSat tocó tierra. Por el contrario, la geolocalización enviada por el sistema LoRA pudo obtenerse a lo largo de toda la misión con algunas intermitencias debidas probablemente por el desplazamiento en automóvil a la posicion de aterrizaje.
Recuperación.
Durante el ascenso del globo meteorológico a la estratósfera, éste comienza a hincharse debido a la muy baja presión atmosférica y la expansión del gas helio contenido en él. Una vez que alcanza una altura cercana a los 24,000 metros de altura, el globo revienta por la excesiva expansión que sufre. Gracias al paracaídas incorporado que se despliega por inercia con la estratósfera, da comienzo la caída libre de baja velocidad del pico-satélite. Al momento de contacto, éste pudo caer en una zona perteneciente a parcelas agrícolas que, con el debido permiso del propietario, se logró encontrar el dispositivo colgando de ramas de un arbusto. Aunque el acceso era sencillo, encontrar físicamente el pico-satélite era primordial debido a que el tiempo de vida de la batería de ambos sistemas de ubicación pudiesen estar comprometidas en caso de haber sufrido algún daño durante el ascenso y aterrizaje debido a las bajas temperaturas, radiación solar no filtrada o por el propio impacto de contacto (lo que sucedió con el sistema GPS GSM al encontrarse casi agotada su batería durante su búsqueda).
Los datos recabados al respecto de la geolocalización y comunicación con el pico-satélite, así como la velocidad de ascenso, decenso y margen de error respecto a cálculos de predicción en el desplazamiento del Cansat servirán en la optimización de las dos siguientes misiones:
- "Chicxulub" enfocado en la obtención de la mayor cantidad de información de la atmósfera terrestre durante el tiempo de ascenso y descenso.
- "Målingen & Lockne", una misión doble enfocada en superar la altura de ascenso de las anteriores, a la vez que deben aplicar "fly-back" o retorno automático a su punto de lanzamiento en base a los datos y telemetría ya practicadas previamente en la misión Chicxulub.
Agradecemos a nuestros alumnos, padres de familia y patrocinadores ya que sin su apoyo y confianza, este proyecto no sería posible.
"Per Aspera Ad Astra"
Tecnobotrix 2020
