El IDR lanzará este verano un experimento en un globo estratosférico

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El proyecto, liderado por un doctorando de la UPM y con la participación de una decena de estudiantes de grado, máster y doctorado, pretende caracterizar la transferencia de calor por convección en este tipo de misiones.

TASEC-Lab, (Thermal Analysis Support and Environment Characterization Laboratory) es un nuevo experimento en el que están inmersos en el Instituto Universitario de Microgravedad “Ignacio Da Riva” (IDR) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en colaboración con el grupo de investigación en Sistemas de Tiempo Real y Arquitectura de Servicios Telemáticos (STRAST).

Se trata de un instrumento que se lanzará a bordo de un globo estratosférico este mismo verano, con el objetivo de caracterizar la transferencia de calor por convección en este tipo de misiones. “Cuando se lanza un globo a la estratosfera, el entorno térmico es muy similar al del espacio, ya que a unos 35 km ya se está por encima del 99% de la atmósfera. Sin embargo, la presión a esas altitudes no es tan baja como en una órbita y por ello la transferencia de calor es diferente. Sigue habiendo convección que no existe en el espacio al estar en un nivel mayor de vacío. Todo esto es importante ya que en las misiones en globos estratosféricos se debe garantizar que los equipos se mantengan dentro de sus requisitos de temperatura y en ocasiones estos son muy estrictos”, explican desde el IDR.

TASEC-Lab se aproxima a los estándares de los CubeSats. Sus dimensiones son 330x130 mm, con un peso inferior a 3 kg. La estructura se ha fabricado en aluminio. A su vez, el instrumento lleva varios sensores que permitirán la caracterización del entorno térmico y su trayectoria durante el vuelo. El computador de a bordo se ha construido con componentes COTS y está basado en una Raspberry Pi 3B. Los componentes hardware se han seleccionado por el grupo STRAST, que también se encarga del desarrollo del software, y será integrado y ensayado en las instalaciones del IDR. Además, incluye un anemómetro de cazoletas que verificará el uso de estos dispositivos a presiones bajas, campo en el que el IDR tiene una amplia experiencia.

El director del IDR, Ángel Sanz lo ha calificado de “nueva aventura, con la intención de avanzar en la modelización del vuelo de globos y los problemas térmicos asociados, que van a ser muy relevantes para las nuevas aplicaciones de HAPS y MAPS (pseudosatélites)”. El grupo STRAST considera que es “una nueva oportunidad de aportar sus conocimientos y experiencia en sistemas empotrados y de tiempo real a la investigación en sistemas espaciales en la UPM, a la par que ensayar nuevas plataformas para computadores de a bordo”.

Los estudiantes, principales valedores del proyecto
El proyecto está dirigido por David González Bárcena, estudiante de doctorado del Programa Propio de I+D+i de la UPM y tiene también una finalidad formativa, pues en el mismo participan estudiantes universitarios de todas las etapas desde doctorado a grado con el apoyo del personal docente e investigador del IDR y del grupo STRAST. En concreto son siete estudiantes del Doctorado en Ingeniería Aeroespacial de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio: Jose Miguel Álvarez, Juan Bermejo, Alejandro Fernández, Daniel Alfonso, Sergio Marín, Ángel Luis Porras, Blanca Boado, además de Lilian Peinado, doctora desde enero; tres estudiantes del Máster Universitario en Sistemas Espaciales, directamente dependiente del IDR: Fernando Ayape, Jonathan Martín y Manuel Soto, y un estudiante del Grado en Ingeniería Informática de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Informáticos, Ángel Grover Pérez Muñoz.

Fernando Ayape, realizando su Trabajo Fin de Máster del MUSE, reconoce que el proyecto le ha ofrecido “una mejor perspectiva de cómo se desarrolla un proyecto real. Ha sido una gran oportunidad colaborar con antiguos profesores y demás profesionales del sector, y, especialmente, sentir que mi experiencia académica y mis aportaciones contribuyen a mejorar el proyecto.” Por su parte, Ángel Grover, estudiante de grado, subraya cómo participar en este proyecto le ha permitido “desarrollar una capacidad para trabajar y adaptarme a un equipo multidisciplinar, además de demostrar y aplicar los conocimientos adquiridos en el Grado en Ingeniería Informática en el campo de la investigación”.

Otro reto de este proyecto más allá del desarrollo técnico, viene dado por la situación global en cuanto a la pandemia de la COVID19, que limita la presencialidad y el trabajo en equipo. “Este proyecto es una gran oportunidad que nos va a permitir adquirir mucha experiencia para futuros retos. El tiempo de realización ha sido breve, pero los resultados están siendo muy buenos. Hay que agradecer tanto a los alumnos como al personal del IDR y del grupo STRAST su dedicación al mismo”, afirma David González Bárcena.

Lanzamiento
El lanzamiento, probablemente desde el aeropuerto de León, está previsto para este verano, con fecha aún por determinar, ya que dependerá de las previsiones meteorológicas. Este será operado de la empresa B2Space, cofundada en 2016 por un antiguo alumno de la ETSIAE (Valentín Canales) y dedicada a proporcionar un acceso fiable, flexible y de bajo coste a la Órbita Baja de la Tierra para pequeños satélites que ahora también da servicio a misiones Near Space & HAPS.

El experimento del IDR irá a bordo de una estructura de B2Space junto con un CubeSat de otra universidad. El vuelo tendrá una duración de unas 6 horas. Tras el aterrizaje, todos los datos serán analizados por los estudiantes de la UPM implicados en el proyecto, puesto que el experimento forma parte del desarrollo de sus tesis doctorales, TFMs y TFGs.

Inspirados en el proyecto SUNRISE
El proyecto TASEC-Lab surge de una iniciativa del equipo del IDR especializado en el control térmico espacial, dirigido por la catedrática de la ETSIAE Isabel Pérez Grande. Actualmente el IDR participa en la misión SUNRISE III, un proyecto internacional liderado por el Max-Planck Institut für Sonnensystemforschung alemán, en torno a un telescopio solar para obtener imágenes del Sol con elevada resolución embarcado en un globo estratosférico. La contribución del IDR se enmarca en el diseño del control térmico de esta misión, algo que ya hicieron exitosamente en las misiones antecesoras, SUNRISE II y SUNRISE en 2013 y 2009 respectivamente.

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