Despliegue, estabilización y propulsión de velas solares (DSPSS)

Mi proyecto "Despliegue, estabilización y propulsión de velas solares" (DSPSS) fue preseleccionado en el año 2008 por la Agencia Espacial Europea (ESA) entre los mejores proyectos de estudiantes del continente, según se informó desde el Departamento de Ciencia, Tecnología y Universidad del Gobierno de Aragón. El primer premio consistía en una beca de un año para desarrollar el proyecto en la sede de la ESA en Noordwijk (Holanda) y la posibilidad de lanzarse al espacio si la agencia lo consideraba rentable.

Poster del concurso SUCESS Student Contest 2008

Por esas fechas, uno de los puntos fuertes de mi proyecto es que, si se hubiese llevado a cabo, hubiese sido la primera vez que se realizara un despliegue de velas solares en el espacio. Se han realizado pruebas en vuelos parabólicos en los que se consigue condiciones de microgravedad o simulaciones donde se ha obtenido el vacío, pero nunca en el espacio, por lo que había cuestiones que no habían sido podido ser demostradas aun.

Diseño de DSPSS

El objetivo del proyecto era construir un satélite con un sistema de despliegue y estabilización de velas solares. Las velas solares consistían en material de mylar muy ligero y extremadamente fino, un material, que tras un proceso de aluminización, posee casi un 100 por cien de reflectividad con el que se consigue la propulsión de los satélites por medio de la presión fotónica, la fuerza que ejercen los fotones de luz sobre esa superficie, por lo que se evita o se reduce el uso de combustible.

Sirven por ejemplo para sacar de órbita a los satélites, o para trasladar satélites a distancias a las que sería imposible trasladarlos con combustible, por una "simple cuestión de masa", ¿donde almacenas el combustible suficiente?.

Esa tecnología está desarrollada, pero no con un sistema eficiente que permita desplegar las velas en el espacio, dejarlas perfectamente desplegadas y permitir el redireccionamiento de estas velas para conseguir que continuamente se encuentren perpendiculares a los rayos de sol.

El impulso específico obtenido con este sistema de propulsión limpio es muy bajo, por lo que esta presión fotónica se consigue desplegando en el espacio una superficie de mylar muy amplia que, además, debe quedar perfectamente lisa para que los fotones no reboten en direcciones distintas contrarrestando fuerzas, estos son los grandes retos del despliegue de las velas.

Cara frontal de DSPSS

Cara posterior de DSPSS

En el proyecto DSPSS, cuando se lanza el satélite, las velas solares van contenidas en cuatro pequeños contenedores cilíndricos en las caras exteriores de la plataforma que tiene forma cúbica. Estos cilindros van unidos a unos mástiles que se mantienen flexibles ya que están inmersos en un disolvente.

Cuando se activa mediante radiofrecuencia el despliegue, se produce una expansión de gas que hace que los mástiles (que también son cilíndricos) se inflen y después, automáticamente, se desplieguen las velas. Las velas consiguen rigidez cuando se evapora el disolvente.

Mástil cilíndrico para despliegue de las velas solares

ESTABILIZACIÓN

La segunda parte es estabilizar la vela para conseguir que se mantenga perpendicular al haz de luz (Sol) y optimizar esa presión fotónica. Para ello, en el cara frontal del satélite se colocan cuatro sensores (fotodiodos). Si estos no reciben la misma cantidad de luz es que la vela no está bien direccionada, cuestión que se corrige mediante un motor de corriente continua y una rueda de reacción. La redirección es necesaria de manera constante.

Fotodiodos (en verde) recibiendo luminosidad diferente dependiendo del ángulo de inclinación de DSPSS

El experimento también completa el estudio de la utilización del despliegue de velas solares para aumentar el área efectiva del satélite y provocar mayor rozamiento en la atmósfera al final de su vida útil, ahorrando de esta manera combustible para desorbitarlo y ayudando a evitar la acumulación de basura espacial (pero para ello habría que estudiar el límite de vida de estos materiales en contacto con la atmósfera).

El uno de noviembre del año 2008 tuve que presentar a la ESA el proyecto científico completo, ya que la preselección se realiza sobre un resumen del proyecto. En febrero de 2009 se hizo público el prototipo seleccionado por la ESA, que seleccionó el proyecto de una estudiante belga. Desde aquí mi enhorabuena a ella y a todos los estudiantes que fuimos preseleccionados en esta convocatoria.