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¿Cómo obtendrá la energía Quetzal-2, el segundo satélite guatemalteco?
El satélite Quetzal-2 tendrá un sistema eficiente de captación, almacenamiento y uso de la energía solar, desarrollado en la Universidad del Valle de Guatemala.
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Estudiantes de ingeniería de la UVG trabajan en el Sistema de Potencia Eléctrica que utilizará el segundo satélite guatemalteco, Quetzal-2. (Foto Prensa Libre: cortesía UVG)
El nuevo satélite que se desarrolla en la Universidad del Valle de Guatemala (UVG), Quetzal-2, será lanzado al espacio en el 2028 y operará a una altitud de entre 500 y 600 kilómetros sobre la Tierra.
A partir de que Quetzal-2 sea liberado en el espacio y hasta el final de su misión, este sistema deberá generar, almacenar y distribuir energía, además de supervisar que exista suficiente electricidad para operar de forma segura.
A esa distancia, la energía del Sol será su principal fuente de electricidad. Un sistema desarrollado por estudiantes y docentes de la UVG se encargará de captarla, almacenarla y distribuirla para mantener en funcionamiento los distintos componentes del satélite durante su recorrido alrededor del planeta.
Para comunicarse, procesar información y realizar las distintas actividades de la misión, Quetzal-2 necesita electricidad. De esta tarea se encarga su sistema de potencia eléctrica, que funciona como una pequeña central eléctrica dentro del satélite.
Su principal fuente serán seis paneles solares instalados sobre las caras exteriores del satélite, con un total de 15 celdas solares Azurspace 3G30A, fabricadas por la empresa alemana Azur Space, principalmente, con arseniuro de galio. Estas celdas están diseñadas para aplicaciones espaciales. En condiciones óptimas y al inicio de su vida útil, cada una puede generar hasta 1.21 vatios, con una eficiencia cercana al 29.6 %.
Las celdas estarán distribuidas para aprovechar la superficie del satélite: tres en cada uno de los cuatro paneles laterales, dos en el panel superior y una en el inferior.
Sin embargo, no todas recibirán luz directa simultáneamente. Para calcular en forma conservadora la energía disponible, se considera que un solo panel lateral estará iluminado directamente.
Después de tomar en cuenta el desgaste esperado de las celdas y las pérdidas del sistema, sus tres celdas podrían proporcionar, aproximadamente, 2.59 vatios al satélite.
Del Sol a la batería
La energía captada por los paneles deberá administrarse según las condiciones de iluminación. Una parte podrá alimentar directamente los sistemas de Quetzal-2 y otra, se utilizará para recargar su batería.
Actualmente, se pondera utilizar una o dos baterías recargables de ion de litio tipo 18650, con una capacidad cercana a cuatro mil mAh —miliamperios por hora—. Son baterías cilíndricas de unos 18 milímetros de diámetro y 65 milímetros de largo. La cantidad de baterías y el modelo definitivo todavía se encuentran en evaluación.
La batería será fundamental durante los periodos sin luz solar. Quetzal-2 tardará cerca de 95 minutos en completar una órbita y, en el escenario más exigente, podría permanecer hasta 35 minutos en eclipse, cuando la Tierra se interpone entre el satélite y el Sol.
Durante ese tiempo, los paneles dejarán temporalmente de generar electricidad y la batería deberá mantener al aparato funcionando. Esto significa que Quetzal-2 dispondrá de alrededor de 60 minutos con luz solar para operar con la energía de sus paneles y recuperar la carga utilizada durante el eclipse.
Aprendizaje
E desarrollo del nuevo sistema eléctrico aprovecha la experiencia obtenida con Quetzal-1, el primer satélite guatemalteco. Las lecciones de aquella misión permiten mejorar aspectos como la eficiencia, protección y administración de la energía. Esto resulta especialmente importante porque, una vez en órbita, no será posible reparar físicamente el dispositivo. Quetzal-2 deberá detectar condiciones anormales y responder por sí mismo.
Si la carga de la batería disminuye demasiado, por ejemplo, podrá entrar en un modo de recuperación, al reducir temporalmente su consumo hasta alcanzar nuevamente un nivel seguro.
Formación
El Laboratorio Aeroespacial de la UVG invita a jóvenes a postularse a la Academia Aeroespacial, una experiencia de formación en ingeniería aeroespacial y desarrollo de nanosatélites, que tendrá lugar del 26 al 30 de octubre, junto al equipo de Quetzal-2. Se otorgarán becas y las postulaciones estarán abiertas hasta el 6 de septiembre en bit.ly/academiaaero.
Por Rolinda Beb, Héctor Gómez y José Bagur*, especial para Prensa Libre
*Estudiante de Ingeniería Electrónica y
**docentes e investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica de la UVG
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