MISIÓN

El proyecto TEIDESAT nació como una iniciativa de estudiantes de la Universidad de La Laguna con el afán de conocer más sobre los satélites y el espacio, lo que llevó a constituir un equipo cuyo objetivo es el diseño, construcción, puesta en órbita y operación de un nanosatélite basado en el estándar CubeSat.

Es el primer satélite de estudiantes universitarios canarios, sustentado por cuatro objetivos principales:

2. Objetivos

El proyecto TEIDESAT consiste en 4 pilares fundamentales:

_Objetivo Científico: Analizar el impacto que producen las comunicaciones ópticas en espacio libre en las observaciones astrofísicas que se realizan desde los Observatorios de Canarias. Además, también se analizará la contaminación lumínica procedente de otras “fuentes de luz” como la mega-constelación de satélites Starlink de SpaceX.

_TObjetivo tecnológico: Diseñar y construir un nanosatélite perfectamente funcionar que cumpla los estándares de calidad de la Agencia Espacial Europea (ESA).

_Objetivo académico: Aprender sobre áreas del conocimiento relacionadas con el espacio ajenas a la disciplina académica de cada miembro con el objetivo de convertirse en un profesional mucho más completo y versátil.

_Objetivo divulgativo: El equipo TEIDESAT sabe la importancia de que el conocimiento esté al alcance de todos. Hacemos especial hincapié en las futuras generaciones, por lo que nuestro equipo invierte parte de su tiempo en incentivar el interés sobre el mundo aeroespacial.

2.1 Objetivo científico

Se puede definir la comunicación óptica como cualquier forma de comunicación que utiliza la luz como medio de transmisión.

En todo tipo de comunicación son necesarios, principalmente, un emisor, un receptor, un medio, un mensaje y un código. En el Proyecto TEIDESAT cada uno de estos elementos quedan definidos de la siguiente forma:

2.1.1 Emisor: El satélite

El satélite contará con un sistema de LEDs de alta potencia capaces de emitir los pulsos luz con los que se enviará el mensaje desde el espacio orbital hasta la estación de tierra.

2.1.2 Receptor: El telescopio

Los pulsos de luz emitidos por el nanosatélite serán recibidos por un telescopio robótico situado en Tierra y dadas las extraordinarias características del cielo de las Islas Canarias, en donde se encuentran algunos de los mejores observatorios del mundo, se convierte en el lugar idóneo para situarlo.

2.1.3 Medio: la atmósfera terrestre

El satélite estará orbitando a La Tierra en órbita baja, denominada órbita LEO, entre 380 y 420 kilómetros de altura. Por ello, los pulsos de luz emitidos deberán atravesar la atmósfera terrestre antes de llegar al telescopio receptor. Durante el proceso de definición de los requerimientos científicos de la misión, es de suma importancia entender adecuadamente cómo afectan las turbulencias atmosféricas y otras variables relacionadas con la atmósfera a la calidad del mensaje transmitido.

Field of view, Length (340 Km), Width (340 Km) and Height (400 Km). Credit: Teidesat

Cubesat LED brightness in apparent magnitude units.

2.1.4 “Hola_Mundo!”

En el mundo de la informática realizar un “¡Hola_Mundo!” se conoce como la acción de mostrar por pantalla un primer mensaje sencillo cuando se está estudiando un lenguaje de programación. Por tanto, se considera la primera práctica de cualquier estudiante relacionado con las ciencias de la computación.

En esta ocasión esta expresión se torna literal, puesto que codificar un “Hola_Mundo!” en pulsos de luz y emitirlos desde un nanosatélite hasta La Tierra presenta un primer hito lleno de significado y con clara referencia a la comunidad de estudiantes.

A lo largo de la vida útil del nanosatélite se realizarán una serie de transmisiones ópticas que comenzarán con un simple ¡Hola_Mundo!” y que terminarán por tratar de llevar al límite este tipo de tecnología, analizando cuál es la mayor tasa de transferencia de información que el proyecto es capaz de enviar y recibir correctamente.

2.1.5 Código

The code is the way the information is represented in the stream of 0s and 1s that satellite will be transmitting to ground. The problem here is the fact that there are many factors that could interfere with these transmission, turbulence or clouds are just two of them. The solution is to implement an error correcting code to maximize the amount of information transmitted. In our case we will be working with two “forward error correction” codes.

Currently the use of Turbo Codes is widely used in communications with satellites by major space agencies, so its implementation in this mission is key to its success.

On the other hand, as an added value, the team is carrying out some experiments on land to understand and use the Polar Codes protocols, in order to implement them also in the satellite, due to the fact that they are the natural evolution of the sector, and the space agencies are very interested in testing their use in space due to the several technical advantages that this error correction system provides.

2.2 Objetivo tecnológico

El principal objetivo tecnológico de este proyecto es diseñar, construir y testear un nanosatélite basado en el estándar CubeSat  de una unidad, 1U = 10x10x10 cm.

Para lograr construir un nanosatélite que sea completamente operativo en el espacio hay que tener en cuenta muchos aspectos que no son muy usuales en proyectos de ingeniería en tierra. Entre las dificultades añadidas se encuentran la desgasificación de los materiales, el deterioramiento de los componentes electrónicos debido a la radiación de alta energía, los cambios drásticos de temperatura y un largo etcétera de duros requerimientos técnicos impuestos por las agencias espaciales y los lanzadores con el fin de minimizar las posibilidades de fracaso de la misión.

Además, también se deben tener en cuenta los requisitos técnicos del segmento tierra, compuesto por las estaciones de radio para el envío de comandos y recepción de telemetría y por los telescopios utilizados para la descarga de la señal óptica

2.3 Objetivo académico

Las islas Canarias tienen una extensa y prestigiosa tradición en el campo de la  astrofísica, logrando un nivel de excelencia reconocido a nivel mundial.  Sin embargo, para algunos estudiantes que aman el espacio su oferta formativa se limita única y exclusivamente al estudio de la Astrofísica y los estudiantes que desean tener un contacto más técnico con el  espacio deben salir de Canarias. Es por ello que los miembros fundacionales de TEIDESAT se propusieron unir sus fuerzas y conocimientos para llevar a cabo un proyecto científico-tecnológico real donde aplicar los conocimientos adquiridos en sus respectivas disciplinas, y poder aprender más acerca de las Ciencias del Espacio y la Ingeniería Aeroespacial.

Por otro lado, el reto personal de emprender el proyecto de poner en órbita algo construido por uno mismo es una experiencia vital impagable y un potentísimo motor de inspiración para emprender proyectos futuros. Por tanto el proyecto TEIDESAT es también la cantera de futuros profesionales del sector del espacio dentro y fuera de Canarias.

Dada  la gran carga de trabajo que supone este proyecto para los alumnos, es fundamental tratar de buscar sinergias con las disciplinas que cada estudiante cursa de tal manera que se pueda rentabilizar su tiempo invertido en el proyecto. Por ello, para el curso 2020-2021, proponemos la realización de los siguientes Trabajos de Fin de Titulación:

_Diseño e implementación de la placa de circuito impreso del Subsistema de Electrónica de Potencia (EPS) y de la carga útil del nanosatélite TEIDESAT-I.

_Diseño e implementación de la placa de circuito impreso de la Subsistema de Control y Determinación de Actitud del nanosatélite TEIDESAT-I.

_Diseño e implementación de la placa de circuito impreso del transceptor del nanosatélite TEIDESAT-I.

_Diseño e implementación de las interfaces mecánicas del nanosatélite TEIDESAT-I.

_Diseño e implementación de los paneles fotovoltaicos del nanosatélite TEIDESAT-I y sus interfaces.

_Finalizar el desarrollo de la aplicación multiplataforma “Fomalhaut” para la operación y telemetría de la misión espacial TEIDESAT.

_Diseño e implementación de la Estación de Radio Terrestre del Proyecto TEIDESAT.

_Estudio de las condiciones de space enviroment en órbita LEO, en particular, cómo los niveles de radiación, baja presión, temperatura, etc. enfrentarán al nanosatélite.

_Estudio de la interacción de la atmósfera en función de la longitud de onda (rango visible e infrarrojo) y cómo afectará esta al experimento de comunicaciones ópticas en espacio libre que vamos a realizar, objetivo principal de la misión TEIDESAT.

_Desarrollo de un modelo para el análisis de los fallos provocados en los distintos componentes del nanosatélite a causa de partículas de alta energía (por ejemplo, el impacto de partículas de alta energía en uniones CMOS, single-event latchup)

2.4 Objetivo divulgativo

“Servir de fuente de inspiración, como otros lo fueron para nosotros”.

Siendo plenamente conscientes de la importancia que tiene la divulgación científica y tecnológica en el conjunto de la sociedad,  siendo a la vez motor de cambio  social y económico, el equipo TEIDESAT destina una cantidad constante de tiempo,  energía y recursos a la divulgación científico-tecnológica tanto promocionando el propio proyecto, como fomentando el interés por la ciencia básica entre personas de todas las  edades. TEIDESAT  hace especial hincapié en las futuras generaciones con especial atención a potenciar la presencia y la relevancia de las mujeres en el equipo.

Es por ello que el equipo asiste de manera sistemática a numerosas ferias y eventos científicos dentro y fuera de las islas, orientadas a promover entre niñas/os y adultas/os la importancia del pensamiento crítico, el método científico y el trabajo en equipo.

Algunos de los eventos en los que ha participado TEIDESAT:

_European Space Talks – La Laguna (Organizadores)

_Open Source Cubesat Workshop 2018 (Madrid) y 2019 (Atenas)

_COEFIS XI y XII y CESINF 2018

_Feria de las Vocaciones Científicas y Profesionales de Canarias 2019

_Crea ConCiencia Los Realejos

_Elpuerto.es/Ciencia

_V Foro de Ciencia y Tecnología de Los Realejos

_First Lego League – Final Regional 2019

y un largo etcétera.

 

En este momento se está trabajando en ir a dar charlas a colegios e institutos para acercar el espacio a las aulas. Además se dará la oportunidad a los estudiantes pre-universitarios para que puedan poner su granito de arena en esta misión.

 

3. ESA European Space Agency

La Agencia Espacial Europea (ESA) es una organización internacional formada por 22 estados miembros dedicada a la exploración espacial. Además de liderar muchas de las misiones espaciales más importantes del momento, la ESA cuenta con un programa formativo para estudiantes de países miembros de la Unión Europea. Uno de estos programas es Fly Your Satellite! enmarcado dentro de ESA Academy.

3.1 FLY YOUR SATELLITE!
El programa Fly Your Satellite! de la ESA ayuda a que equipos de estudiantes de universidades europeas realicen el diseño, la construcción y test de un nanosatélite del tipo CubeSat mentorizando parte del proceso para, finalmente, financiar el lanzamiento del satélite como carga secundaria en una de sus misiones oficiales.

3.2 Cursos ESA Academy
Como parte de su programa formativo, la ESA pone a disposición de los alumnos de universidades de países miembros una serie de cursos prácticos impartidos en sus instalaciones de Bélgica y Holanda. Miembros de TEIDESAT han sido elegidos hasta en 9 ocasiones para viajar becados a estos centros formativos, donde han tenido la oportunidad de trabajar durante una semana codo con codo con el personal de la agencia espacial. Durante estos cursos se ha tenido la oportunidad de aprender de primera mano los diferentes aspectos del diseño de misiones espaciales.
4. HyperSpace Association

4. HyperSpace Association

Con el objetivo de dar base legal al proyecto TeideSat, se ha constituido la Asociación Hyperspace, inscrita en el Registro de Asociaciones del Gobierno de Canarias.

5. El satélite

El satélite objetivo de este proyecto se encuentra en el rango de los nanosatélites debido a su reducido tamaño y peso, lo que implica una reducción considerable del presupuesto respecto a los satélites de mayor formato.

Para este proyecto y de acuerdo con los requisitos del programa Fly Four Satellite!, se realizará un diseño basado en el estándar CubeSat; Con unas dimensiones máximas de 10x10x10 cm y una masa de 1,3 kg, este formato de nanosatélites es de gran interés para la comunidad aeroespacial internacional debido a sus innumerables aplicaciones y bajo coste.

6. Prueba de concepto

Actualmente se está desarrollando un experimento terrestre para comprender todas las variables atmosféricas y probar la tecnología del sistema de comunicaciones ópticas destinado a su uso en el espacio. El objetivo de estas pruebas es entender cómo la extinción y las perturbaciones atmosféricas afectan la calidad y veracidad del mensaje enviado por pulsos de luz.

6.1 Construción de los Dummies

El equipo para la emisión y recepción de la prueba de concepto se ha denominado “Dummies”.

La estructura ha sido fabricada a mano por los estudiantes de Ingeniería Mecánica utilizando restos de aluminio de los talleres de mecanizado.

Se utilizaron Raspberry Pi 3 b + y Arduinos para controlar los módulos transmisor y receptor.

Se ha construido una placa de circuito impreso diseñada y enrutada por la sección de Electrónica para controlar la potencia de los potentes LED requeridos por el experimento.

La sección informática ha escrito en python y C ++ el programa que codifica y decodifica los pulsos de luz mediante algoritmos de corrección de errores.

7. Financiación


El proyecto se financiará principalmente de tres formas :

Inversión pública: Se ha elaborado una primera lista de instituciones públicas potencialmente interesadas en financiar el proyecto TeideSat. Ya se han celebrado encuentros con algunos ayuntamientos interesados en el patrocinio.

Inversión privada: Se ha comenzado una campaña de captación de patrocinadores y colaboradores privados, que van desde pequeñas empresas locales hasta multinacionales que, a través de su responsabilidad social corporativa o fundaciones, deseen colaborar con proyectos como el nuestro.

Crowdfunding: Pequeñas aportaciones de colaboradores individuales que deseen contribuir al proyecto. Para ello, se ha creado la siguiente plataforma donaciones a través de la página web Hyperspace:

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