Se lanza el primer conjunto de satélite de madera del mundo: ¿puede la madera contrachapada sobrevivir en el espacio?

El primer satélite de madera del mundo está en camino, en forma de WISA Woodsat de Finlandia. Los expertos en materiales de la ESA contribuyen con una serie de sensores experimentales a la misión y también ayudan con las pruebas previas al vuelo. Crédito: Astronáutica ártica

El primer satélite de madera del mundo está en camino, en forma de WISA Woodsat de Finlandia. Los expertos en materiales de la ESA contribuyen con una serie de sensores experimentales a la misión y también ayudan con las pruebas previas al vuelo.

WISA Woodsat es un ‘CubeSat’ de 10x10x10cm, un tipo de nanosatélites construido a partir de cajas estándar, pero con paneles de superficie hechos de madera contrachapada. Los únicos exteriores que no son de madera de Woodsat son las barras angulares de aluminio que se usan para el despliegue del espacio, así como un palo para selfies de metal.

La misión fue iniciada por Jari Makinen, un escritor y locutor finlandés. Fue cofundador de una empresa llamada Arctic Astronautics, que comercializa réplicas completamente funcionales de CubeSats listos para orbitar con fines educativos, de formación y de pasatiempos. «Siempre me ha gustado hacer modelos de aviones, que incluyen muchas piezas de madera. Habiendo trabajado en educación espacial, esto me hizo preguntarme: ¿por qué no movemos ningún material de madera en el espacio?»

WISA y Woodsat

WISA y Woodsat. Crédito: Astronáutica ártica

«Así que primero se me ocurrió la idea de llevar un satélite de madera a la estratosfera, en un globo meteorológico. Sucedió en 2017 con una copia de madera de KitSat. Después de que todo salió bien, decidimos actualizarlo y entrar en órbita». A partir de ahí. El proyecto se duplicó: encontramos apoyo comercial y conseguimos un lugar en el lanzador de electrones de Rocket Lab en Nueva Zelanda «.

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Sensores de la ESA para inhalación del interior de Woodsat

Riccardo Rambini, Jefe del Departamento de Física y Química de Materiales de la ESA, comenta: «Fue un calendario apretado, pero agradecimos la oportunidad de contribuir a la carga útil de Woodsat a cambio de ayuda para evaluar su idoneidad para el vuelo.

“El primer componente que lanzamos es el sensor de presión, que nos permitirá determinar la presión local en las cavidades a bordo del barco en las horas y días posteriores al lanzamiento a órbita. Este es un factor importante para el funcionamiento de los sistemas de alta potencia. y antenas de radiofrecuencia, porque pequeñas cantidades de partículas en la cavidad pueden causarle daño.

Revelado el diseño de Woodsat

Se revela el diseño de WISA Woodsat. Crédito: Astronáutica ártica

«Este sensor fue diseñado para nosotros por Sens4 en Dinamarca, que ha hecho un trabajo fantástico al eliminar su diseño estándar para adaptarse al tamaño limitado y las limitaciones de energía».

Bruno Brass, ingeniero de materiales de la ESA, agrega: «Lo bueno aquí es que terminamos creando un dispositivo de bajo costo que puede encontrar todo tipo de usos adicionales, tanto en órbita como en tierra en entornos de prueba».

Junto a ella hay una lámpara LED directa con fotorresistencia que detecta cuando se enciende. Pero la potencia del LED vendrá a través de un plástico conductor de electricidad impreso en 3D llamado poliéter éter cetona, o PEEK para abreviar, abriendo la puerta a la posibilidad de imprimir o incluso enlaces de datos directamente dentro de los cuerpos de futuras misiones espaciales.

ESTEC

El corazón técnico de la Agencia Espacial Europea: ESTEC, el Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial, en Noordwijk, Países Bajos. Crédito: ESA-G. portero

Orcun Ergincan, ingeniero de materiales de la ESA, comenta: “El otro elemento es una microbalanza de cristal de cuarzo, que sirve como una herramienta de monitoreo altamente sensible para la contaminación, midiendo cualquier depósito de nanoescala tenue proveniente de la electrónica a bordo, así como de las superficies de madera. OpenQCM en Italia, esta empresa también está construyendo un conjunto completo de placas de circuito impreso que aloja los tres demostradores con sensores incorporados.

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Madera contrachapada Woodsat.

Los patrocinadores de Woodsat son UPM Plywood de Finlandia, uno de los mayores fabricantes de madera contrachapada del mundo.

«El material base para la madera contrachapada es abedul, y usamos básicamente lo mismo que se usa en una ferretería o para hacer muebles», explica el ingeniero jefe de Woodsat y cofundador de astronáutica, Samuli Neiman.

Laboratorio de Materiales y Componentes Eléctricos de la ESA

El Laboratorio de Componentes y Materiales Eléctricos de la ESA consta de más de 20 instalaciones piloto personalizadas y cientos de herramientas en general, lo que garantiza una selección óptima de componentes, materiales y procesos eléctricos para las misiones y proyectos al aire libre de la ESA, teniendo en cuenta los desafíos ambientales únicos que implica la construcción para espacio, así como investigar fallas para asegurar que no ocurran problemas similares en misiones futuras. Crédito: ESA

«La principal diferencia es que la madera contrachapada normal es demasiado húmeda para usos aeroespaciales, por lo que colocamos nuestra madera en una cámara térmica al vacío para secarla. Luego también depositamos la capa atómica, agregando una capa muy delgada de óxido de aluminio, que generalmente se usa para encapsular electrónica. Esto debería reducir cualquier humo que no sea la madera deseable, conocida como «desgasificación» en el dominio aeroespacial, al mismo tiempo que protege contra los efectos corrosivos del oxígeno atómico. También probaremos otros barnices en algunas secciones de madera «.

Esta variante de oxígeno altamente reactiva se encontró en los márgenes de la atmósfera, el resultado de la desintegración de las moléculas de oxígeno estándar por la fuerte radiación ultravioleta del sol, y se descubrió por primera vez cuando comía mantas térmicas en los primeros vuelos del transbordador espacial.

Placa de circuito Woodsat de la ESA

En Woodsat, los ingenieros de materiales de la ESA se están embarcando en un sensor de presión, probando plásticos eléctricamente conductores y un equilibrio de precisión de cristales de cuarzo, todo en la misma placa de circuito impreso, así como también probando aleaciones con memoria de forma. Crédito: ESA

Las pruebas previas al vuelo indican que el satélite, que orbitará a una altitud de 500 a 600 km en una órbita polar sincrónica con el sol, debería sobrevivir a su exposición al oxígeno atómico. Pero se espera que la madera se oscurezca debido a los rayos ultravioleta de la luz solar sin filtrar.

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Un selfie stick en el avión.

«Tenemos un par de cámaras a bordo, una de las cuales se extiende sobre un palo para selfies para mirar la madera contrachapada y tomar fotografías para ver cómo se comporta», agrega Jari. «Queremos ver el cambio de color, las grietas, etc.»

El diseño y fabricación del brazo de la cámara resultó ser un ejercicio interesante: el casco tenía que ser pequeño porque podía estar dentro de un pequeño satélite de lanzamiento y luego estirado lo más posible cuando estaba en el espacio.

generador de oxígeno atómico

El nuevo LEOX de la ESA, una instalación de órbita terrestre baja, se lanzó por primera vez en abril de 2017. Este nuevo simulador dispara un láser para generar «oxígeno atómico» que solo se encuentra en órbitas bajas y se sabe que devora las superficies de los satélites. LEOX genera oxígeno atómico a niveles de energía equivalentes a la velocidad orbital (7,8 km / s) para simular lo más fielmente posible el entorno espacial. También puede realizar pruebas con un flujo más alto, lo que ahorra tiempo y dinero para las pruebas. El oxígeno molecular purificado se inyecta en una cámara de vacío con un rayo láser pulsado enfocado en él. Con un destello púrpura cada vez que se dispara el láser, el oxígeno se convierte en un plasma caliente cuya rápida expansión se dirige a lo largo de una boquilla cónica. Luego se separa para formar un haz de oxígeno atómico de alta energía. La nueva instalación está ubicada en el Laboratorio de Componentes y Materiales Eléctricos, uno de un grupo de laboratorios en el Centro Técnico de la Agencia Espacial Europea en los Países Bajos, dedicado a simular todos los aspectos del entorno espacial. crédito: ESA, CC BY-SA 3.0 OIG

«El diseño fue creado por la firma de ingeniería finlandesa Huld, llevando la impresión 3D al límite», agrega Jari. «Para Huld, el proyecto Woodsat ya ha demostrado ser un importante punto de entrada para otros proyectos de mecánica espacial».

Además de las cámaras y el conjunto de sensores donados por la Agencia Espacial Europea, Woodsat también llevará una carga útil de radioaficionado que permitirá a los aficionados transmitir señales de radio e imágenes en todo el mundo. Los datos del enlace descendente del enlace de radio «LoRa» incluyen la compra de una «estación terrestre» a un coste inferior a 10 euros.

«Al final, Woodsat es simplemente un objeto hermoso en términos de simplicidad y diseño tradicional nórdico, debería ser muy interesante verlo en órbita», continúa Gary. «Esperamos que ayude a inspirar a la gente a aumentar el interés en los satélites y el sector espacial como algo que ya afecta a todas nuestras vidas y que sólo crecerá en tamaño en el futuro».

Está previsto que Woodsat se lance antes de finales de este año.

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