El 6 de marzo del 2020 Guatemala envió su primer satélite al espacio, Quetzal-1, que como el ave nacional surcó los cielos para darle gloria y abrirle las puertas a la ciencia y tecnología aeroespacial, que continúa desarrollándose de manera incansable en la Universidad del Valle de Guatemala (UVG) para seguir el legado del histórico aparato.
Sin importar los innumerables contratiempos y vicisitudes de índole económica, técnica y logística que tuvo que enfrentar el equipo, continuó firme hacia su propósito de manera autodidacta, con la orientación de asesores, y logró cumplir no solo su sueño, que se vislumbraba lejano, sino de todo el país. Su perseverancia demostrada a través de las pruebas, desaciertos y aciertos le permitió acumular invaluable experiencia y capacidad que servirán a estudiantes nacionales y de otros países.
El proyecto del primer satélite guatemalteco, desarrollado en UVG y en el que participaron unas cien personas —de 21 años de edad en promedio— culminó en enero del 2021, luego de ocho años de proceso. Fue en enero del 2014 cuando se formó un equipo de seis personas —cuatro estudiantes y dos docentes— para la primera fase del desarrollo del satélite. La herencia de Quetzal-1, que cumplió su misión con éxito, quedará para la posteridad y será un ejemplo para jóvenes que se sientan atraídos por la ciencia e ingeniería aeroespacial.
En 211 días de operación continua en el espacio, Quetzal-1 orbitó la Tierra más de tres mil 300 veces y envió un millón 823 mil 40 paquetes de información. De estos, 84 mil 775 fueron captados por estaciones en 34 países, incluyendo Guatemala y la estación en la UVG, con la colaboración de la red SatNOGS de radioaficionados en el mundo.
El valor de esa información es trascendental, pues permitió validar el funcionamiento de todos los módulos del satélite, y construir mejores y más robustos aparatos en el futuro.
Por ejemplo, con base en el diseño de los módulos del Quetzal-1, actualmente se trabajan en la UVG partes para un CubeSat del Centro Europeo de Astronomía Espacial (Esac, en inglés).
Para la construcción de Quetzal-1, se desarrollaron seis de los ocho módulos clave que lo componen: estructura, sistema de control de orientación, sistema de potencia eléctrica, payload —prototipo de sensor óptico—, mecanismo de despliegue de las antenas del satélite y software de operación. Los únicos módulos adquiridos fueron la computadora de a bordo y el módulo de comunicación.
Además, los estudiantes desarrollaron e instalaron en la UVG la Estación de Control con la que se operó de forma exitosa el satélite. Debido a la pandemia, esta debió operarse de forma remota, un reto adicional que se solventó sin problemas.
Resultados
Entre los logros de este proyecto está haber estabilizado el satélite de una vuelta cada 18 segundos, en el primer día de operaciones, a una vuelta cada dos minutos, después de una semana en el espacio; despliegue exitoso de las cuatro antenas, después de 12 horas de operación; funcionamiento de los paneles solares y almacenamiento de la energía solar en la baterías.
Asimismo, cada uno de los 84 mil 775 paquetes de información recibidos contenía el valor de 77 variables del satélite como temperatura, velocidad de giro, voltaje, corriente y estado de componentes. El aparato recibió diferentes comandos desde UVG como cambio de tiempo de reinicio de computadora de a bordo y captura y descarga de imágenes.
Entre el 2 de julio y el 17 de noviembre del 2020 el sensor óptico incorporado a Quetzal-1 logró capturar 20 imágenes en longitud de onda de 450 nanómetros, desde la órbita terrestre, 16 de las cuales fueron recibidas por la Estación en UVG, incluyendo dos que son un hito, pues son las primeras imágenes visibles capturadas en el espacio desde un satélite hecho en Centroamérica.
El motor piezoeléctrico del aparato rotó un mil 812 veces en el espacio, pero se movió solo entre la posición original a la del primer filtro —450 nanómetros— y regresó nuevamente a la original. Por ende, al obtener imágenes en una única longitud de onda, limitó los análisis previstos.
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Este tipo de proyectos en universidades de países desarrollados suelen tener una estructura de fondos bien definida desde el inicio, donde el financiamiento es provisto por entidades gubernamentales como agencias espaciales o entidades privadas. En el caso de Quetzal-1, la UVG debió realizar un esfuerzo extraordinario para conseguir el apoyo de gran cantidad de organizaciones a nivel nacional e internacional para financiarlo. Además, UVG cubrió un 30% del costo total del proyecto, que ascendió a US$318 mil.
Puesto que el satélite se lanzó en una órbita baja, a 400 km de altura, el proceso de deorbitar el satélite ocurrió de forma natural, por efecto combinado de la gravedad y fricción del aire. Coincidentemente, el 27 de febrero pasado, a las 3.30 horas, casi dos años después de su envío al espacio, Quetzal-1 entró en la atmósfera y se desintegró.
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Información científica
A partir de los datos enviados por el satélite, se han formulado valiosas conclusiones científicas que permitirán el desarrollo de futuros satélites en Guatemala y el mundo. Esta información está contenida en varios manuscritos científicos que están actualmente en proceso de revisión por expertos, previo a su publicación en revistas especializadas.
Entre los datos relevantes está el ciclo térmico de las baterías de iones de litio durante su operación en el espacio, así como del calentador de las baterías, También, análisis de la posición idónea del satélite respecto de la Tierra y del Sol para recolectar energía solar, así como su velocidad de rotación, que incide en la cantidad de energía recolectada; consumo real de energía durante la operación del satélite, según la actividad desarrollada por el aparato, y efectos en Quetzal-1 de la Anomalía del Atlántico Sur —región del campo magnético de la Tierra cuyas partículas espaciales son altamente energéticas y peligrosas—.
Se tiene previsto publicar el diseño del satélite en la página web del proyecto, así como sitios especializados. Esto permitirá que personas que desarrollan por primera vez CubeSats en el mundo, reduzcan el tiempo de proceso, basado en el desarrollo, resultados y aprendizajes de Quetzal-1.
Experiencia académica
El proyecto permitió a 30 de sus participantes realizar viajes de tipo académico a Alemania, Brasil, Estados Unidos, Italia, Japón y Reino Unido, en su mayoría, mediante becas y donaciones de instituciones internacionales. Nueve exalumnos que participaron en el proyecto cursan estudios de posgrado en el exterior.
Asimismo, el desarrollo de Quetzal-1 incidió en la elaboración de un artículo revisado por pares y nueve artículos presentados en conferencias internacionales, y utilización de material didáctico en 13 cursos impartidos en la UVG, donde se imparte el curso Diseño de Nanosatélites. Algunos libros de texto publicados en el 2019 y 2020, que se emplean en centros de educación media en Guatemala, incluyen ya información del proyecto. Así mismo, miembros del equipo impartieron 41 conferencias y talleres en diversos centros educativos y empresas.
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Además, se creó el primer laboratorio aeroespacial de Guatemala, en UVG, que continúa activo, a fin de continuar el desarrollo de tecnología aeroespacial. Actualmente se tiene en proceso el desarrollo de dos CubeSats, uno en conjunto con el Esac, de la Agencia Espacial Europea. Simultáneamente, se desarrollan módulos adicionales para CubeSats, que se espera formen parte de Quetzal-2, cuando eventualmente este aparato se fabrique.
La Estación de Control en UVG y empleada para operar a Quetzal-1 permanece activa, pues recibe la señal de otros CubeSats.
Mediante el Departamento de Bioquímica y Microbiología de la UVG, se participó en la misión Space Biofilms de la Nasa, Bioserve Space Technologies y la Universidad de Colorado en Boulder, para estudiar el comportamiento de bacterias en el espacio y evaluar su resistencia a antibióticos.
Al menos otras dos universidades en Guatemala iniciaron sus proyectos en el campo espacial y en el Congreso de la República se planteó una iniciativa de ley para crear la Secretaría de Asuntos Espaciales de Guatemala. Si bien no podemos decir que esto se debe a Quetzal-1, tampoco se puede negar su influencia en estos y futuros proyectos espaciales en el país.
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Entre el 2020 y el 2030 se tienen previstas 11 misiones a Marte, 95 a la Luna y 152 de transporte de suministros y experimentos a la Estación Espacial Internacional y a la de China, así que Guatemala no puede permanecer estática y ser dependiente de tecnología espacial desarrollada por otros países.
Nuestro país puede desarrollar y fabricar componentes para satélites, a fin de que pueda incursionar en nuevos mercados y ofrecer un mejor futuro y oportunidades a jóvenes. La industria espacial a nivel mundial generó en el 2020 ingresos por US$371 mil millones, de los cuales, US$271 mil millones correspondieron a satélites.
Todas estas actividades buscan inspirar y motivar a más niños y jóvenes a estudiar programas de ciencia e ingeniería, así como fortalecer el campo de ciencias aeroespaciales en el país, pues la misión de Quetzal-1 fue más allá de “diseñar, construir y operar un satélite tipo CubeSat y probar el prototipo de un sensor multiespectral”. Su influencia continuará por muchos años más, pues nadie olvidará que él fue el primero y que, debido a su hazaña, a lo mejor, se pueda declarar el 6 de marzo como Día de Guatemala en el Espacio.
Libro Esperanza desde el cielo
Para que quede documentado a detalle el desarrollo de Quetzal-1 y que pueda ser conocido por las nuevas generaciones, varios miembros del equipo del Proyecto CubeSat publicaron a finales del 2021 el libro Esperanza desde el cielo, la historia del primer satélite guatemalteco, que puede adquirirse en la Editorial Universitaria de la UVG, por el correo ivgranados@uvg.edu.gt.
Los ingresos percibidos con su venta se destinarán al continuo desarrollo de tecnología espacial en UVG.
*Dan Álvarez, Víctor Ayerdi, José Bagur, Marvin Martínez, Emilio Miranda y Luis Zea
