La Trace Gas Orbiter en Marte, en EXOMARS. Imagen: ESAATG medialab

En tan solo 45 años, en Andalucía hemos pasado de estudiar la atmósfera de nuestro planeta, lanzando cohetes que alcanzaban unos 100 kilómetros de altura, a formar parte de misiones internacionales que llegaron a Saturno y aterrizaron en Titán (Cassini-Huygens, 1997); que posaron una nave por primera vez en un cometa y lo estudiaron al detalle (Rosetta, 2003) o que buscaron signos de vida en Marte (EXOMARS, 2016).

Explorar los confines del universo requiere el esfuerzo común de grandes agencias espaciales como la europea (European Space Agency, ESA) y la estadounidense (Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio, NASA), así como diversos grupos de investigación y empresas relacionadas con la carrera espacial. En Andalucía existen 152 entidades que desarrollan su actividad en el sector espacial y que han sido -y son- parte esencial en misiones internacionales, consiguiendo logros científicos sin precedentes. “De todas las misiones espaciales en las que ha participado el Instituto de Astrofísica de Andalucía, destacaría Rosetta porque fue la primera con una participación tecnológica muy importante de este Centro, además de haber sido una misión con mucho éxito científico. Tuvimos implicación en dos de los instrumentos a bordo de la misión: GIADA, un analizador de polvo cometario y OSIRIS, cámaras científicas de la misión. Y la misión Solar Orbiter porque el IAA ha liderado el consorcio español, contribuyendo en un 40% del desarrollo de uno de los instrumentos de la misión, PHl”, explica María Balaguer, responsable de la Unidad de Desarrollo Instrumental y Tecnológico (UDIT) en el Instituto de Astrofísica de Andalucía.

María Balaguer, en la Sala Limpia del IAA-CSIC.

El Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), fundado en 1975, se ha afianzado como centro de referencia nacional e internacional en investigación del cosmos; prueba de ello es que en el año 2018 obtuvo el distintivo de excelencia Severo Ochoa que se concede a los centros de investigación que demuestran impacto y liderazgo a nivel internacional. Es el único centro andaluz con esta distinción. Perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y con sede en Granada, investiga en todas y cada una de las principales áreas de la astrofísica moderna, desde la gravedad cuántica al sistema solar, pasando por la evolución de las galaxias, la cosmología, los componentes de nuestra galaxia y los planetas extrasolares. Con el paso de los años la participación tecnológica del IAA en instrumentación espacial se ha ido haciendo cada vez más importante, habiendo contribuido a las misiones Rosetta, EXOMARS, Bepi Colombo, Sunrise, Solar Orbiter, JUICE y PLATO, entre otras.

Cuenta Balaguer, ingeniera electrónica llegada al campo de la astrofísica por casualidad, que las misiones en las que participa el IAA tienen un tiempo medio de desarrollo, fabricación y ensayos de diez años. “Para este tipo de misiones se fabrican muchos modelos del instrumento (prototipos, modelos para diferentes tipos de ensayos, modelo de vuelo), lo que implica realizar ensayos parecidos unas 4 o 5 veces, algo que resulta bastante tedioso. Pero, a pesar de los momentos que pueden desanimar, el hecho de pensar que lo que se está desarrollando va a volar al espacio, es bastante motivante”, concluye.

Recreación del momento del aterrizaje de Philae en el núcleo del cometa, en la Misión Rosetta. Imagen: ESA/ATG Medialab

Misiones espaciales en 3D

En Andalucía destaca también el Centro Avanzado de Tecnologías Aeroespaciales (CATEC) quien hoy se ha transformado en el referente europeo en impresión 3D para el espacio. Gestionado por la Fundación Andaluza para el Desarrollo Aeroespacial (FADA), cuenta con unas instalaciones que suman un total de 4.500 m2 y están localizadas en el Parque Tecnológico Aeroespacial de Andalucía (Aerópolis), único espacio empresarial en Europa destinado en exclusiva a este sector. “Nuestro objetivo fundacional es ayudar a las empresas a aumentar su competitividad y transferir tecnología, así como que accedan a instalaciones y equipamiento único y que eso les permita madurar tecnología e introducirla en el sector aeroespacial. De esta forma las empresas mejoran su posición y competencia internacional”, explica Fernando Lasagni, director técnico de CATEC.

De la mano de las empresas, CATEC ha trabajado en un gran número de misiones espaciales para el desarrollo de tecnología de la Agencia Espacial Europea (ESA) para futuros lanzadores, desarrollando componentes estructurales por impresión 3D para VEGA y ARIANE 5, satélites como QUANTUM, CHEOPS, PROBA3, y sondas espaciales como JUICE.

Ingenieros de CATEC con componentes espaciales desarrollados para las misiones JUICE, satélite QUANTUM, lanzador VEGA, entre otros.

Uno de los hitos logrados por CATEC se produjo en los años 2013-2015, cuando desarrollaron por primera vez en Europa, junto a Airbus, un sistema por impresión 3D metálica en Titanio para el lanzador VEGA. Esa experiencia les ha permitido trabajar en el desarrollo de los soportes de los paneles solares del satélite QUANTUM que será lanzado este año. “Nunca antes se había conseguido alcanzar la madurez suficiente del proceso de fabricación de impresión 3D para que la ESA diera el visto bueno de volar compontes con este compromiso de misión, es decir, su fallo pondría en riesgo la vida del satélite”, explica Lasagni.

Este desarrollo de componentes biónicos impresos en 3D, con formas imposibles para otros medios de fabricación convencionales y que han permitido reducir peso a la misión, es uno de los ejemplos de cómo las misiones espaciales empujan al desarrollo tecnológico. Otros muchos logros nos resultan tan cotidianos que quizá pasemos por alto que son fruto de la investigación espacial. “Encontrar una ubicación y conseguir que el sistema de posicionamiento del coche o del móvil nos guíe hacia ese lugar es posible gracias al desarrollo de la tecnología espacial y la gran constelación de satélites que existe. Las células solares de silicio, las cuales se usan en las placas solares convencionales, surge de la necesidad de crear electricidad en el espacio a partir de la radiación. Además, la ciencia espacial ahora nos permite cuestiones tan relevantes como la lucha contra el cambio climático, la monitorización de cultivos o soportar acciones de socorro para víctimas de desastres naturales”, reflexiona el director técnico de CATEC.

El ser humano, ese componente exótico del universo, ha conseguido salir de su pequeña bola de cristal, situada en un extrarradio de una de las galaxias que componen la infinidad del cosmos. Y cuanto mayor es el conocimiento que adquiere, mayor es la ignorancia que descubre poseer.  “La investigación espacial empieza por la necesidad del ser humano de conocer, saber el porqué de las cosas y superar límites nunca antes alcanzados, como fue poner en el espacio al Sputnik, el primer satélite, llevar el hombre a orbitar la Tierra y luego a la luna, o explorar el sistema solar con sondas espaciales como la bien conocida Voyager. Pero al mismo tiempo, todos estos desarrollos cambiaron la forma en que se concibe nuestra vida diaria”, concluye Fernando Lasagni.

Ignacio Mateos, junto a su equipo en el programa Fly Your Satellite!.

Nueva cantera de ingenieros espaciales

Para que Andalucía continúe siendo referente en el sector espacial, la universidad juega un papel esencial en la preparación de futuros ingenieros e investigadores. Desde la Universidad de Cádiz están trabajando para impulsar la especialización en Tecnología y Ciencias del Espacio. “Hemos sido la única universidad española seleccionada en la tercera edición del programa educacional FlyYourSatellite de la ESA. Gracias a este programa, hay estudiantes que están cogiendo un alto nivel de conocimiento en el ámbito. Ellos tienen un papel central activo, trabajando en equipo en el proyecto de un nanosatélite real con el soporte de los profesores y los expertos de la ESA”, expone Ignacio Mateos, investigador postdoctoral y profesor del departamento de Ingeniería en Automática, Electrónica, Arquitectura y Redes de Computadores de la Universidad de Cádiz (UCA).

Mateos ha participado en varias misiones de la ESA en colaboración con la NASA, y se enorgullece de que actualmente desde la UCA se estén desarrollando tecnologías que pueden ser de utilidad para el Laser Interferomenter Space Antenna (LISA), una constelación de tres satélites para detectar desde el espacio ondas gravitacionales, una de las predicciones de la relatividad general propuesta por Albert Einstein. Además, Ignacio y sus alumnos están trabajando ahora mismo en la fase de diseño del nanosatélite junto con la ESA, “tenemos que demostrar que la madurez de nuestro satélite es apropiada para comenzar el proceso de desarrollo, ensamblaje, integración y validación. En esta fase se determina que el proyecto está bien encaminado, no solo a nivel del diseño detallado del hardware y el software de los diferentes subsistemas involucrados, sino también la definición de las operaciones científicas en vuelo, el cumplimiento de los requisitos, costes, planificación, riesgos, etc.”, explica el profesor de la UCA, quien no duda que esta actividad tan motivadora para sus alumnos, los convertirán en la nueva cantera del futuro espacial al más alto nivel.