EL PRIMER SATÉLITE GUATEMALTECO

ES UN PROYECTO ACADÉMICO REALIZADO POR ESTUDIANTES DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA CON EL APOYO DEL INSTITUTO DE INVESTIGACIONES DE UVG

Proyecto seleccionado por la Oficina de Asuntos del Espacio Exterior de las Naciones Unidas (UNOOSA) y la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) como ganador de la segunda ronda del programa «KiboCUBE»

Introducción

¿Qué es un CubeSat? Los CubeSat son nanosatélites programados para realizar una misión específica. Han sido desarrollados desde hace varios años, algunos como proyectos estudiantiles para aprender el proceso que conlleva el desarrollo de tecnología aeroespacial.

¿Cuál es la misión del primer CubeSat que estamos desarrollando en UVG? Diseñar, construir y operar un satélite tipo CubeSat para probar el prototipo de un sensor multiespectral, abriendo el campo de ciencias y tecnología espacial en Guatemala y formando capital humano guatemalteco para permitir la adquisición de información vía detección remota para conservación de recursos naturales, de forma independiente.

¿Quiénes participan en el proyecto? Estudiantes, docentes, ingenieros y egresados de los programas de ingeniería mecánica, mecánica industrial, mecatrónica, electrónica, computación y física de UVG, con el apoyo asesores locales e internacionales.

¿Por qué un CubeSat? Porque es una forma de demostrar que en Guatemala se tiene la capacidad de desarrollar tecnología para beneficio de nuestro país y comunidad científica en general.

Fases

FASE 1 (2014)

Inició el proyecto
Se realizó el primer diseño
Un estudio para definir la misión es completado
Los resultados de esta fase fueron presentados en el 1st. Latin America CubeSat Workshop en Brasil

FASE 2 (2014 – 2015)

Se realizó la primer iteración del diseño
Se incluyó una cámara para detección remota
Se construyó el primer prototipo

FASE 3 (2015 – 2016)

Primera revisión por expertos internacionales
Basado en la retroalimentación de los expertos se modificó el diseño
En Oct-16 se anunció el desarrollo del proyecto en conferencia de prensa
Seguros Universales S. A. se convirtió en el primer patrocinador del proyecto

FASE 4 (2016 – 2017)

UVG fue la sede de la primera celebración del World Space Week en Guatemala
El proyecto fue seleccionado por UNOOSA y JAXA como ganador de la oportunidad KiboCUBE, que permitiría lanzar el satélite al espacio

FASE 5 (2017 – 2018)

En esta fase se inicia la construcción final del satélite
En conjunto con Prensa Libre se realizan las competencias “Ponle nombre al primer satélite guatemalteco” y “Diseña el emblema de la misión del primer satélite guatemalteco”, siendo seleccionado el nombre Quetzal-1, propuesto por el joven José Miguel Ortega Yung, mientras el diseño del emblema de la misión seleccionado fue el propuesto por Carlos Lorenzana, José Salguero y Johany Cumes

FASE 6 (2018 – 2019)

Se concluye la construcción de Quetzal-1, realizando las pruebas finales de termo-vacío y vibraciones en laboratorios especializados en Edimburgo, Escocia, gracias al apoyo de Agencia Espacial de Reino Unido (UKSA) y ASTROSAT.
El satélite es entregado a la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) en Tsukuba, en diciembre de 2019, y su envío a la Estación Espacial Internacional (EEI) es programado para marzo de 2020, en la misión CRS-20 de suministro a la EEI, en un cohete Falcon 9 de la empresa SpaceX
Prensa Libre selecciona como Personaje del Año 2019 en Guatemala al equipo de UVG que trabaja en el proyecto Cubesat Quetzal-1

Diseño del primer satélite guatemalteco, Quetzal-1

El diseño del software y hardware para el sistema de energía eléctrica y el sistema de control y determinación de orientación (EPS y ADCS, respectivamente, por sus siglas en inglés) del satélite ha sido liberado por el equipo Quetzal-1. También se incluye el diseño electrónico del sistema de liberación de antenas (ADM), así como una base de datos con la telemetría del satélite (más de 80 mil paquetes de datos a lo largo de sus 211 días de funcionamiento) y las fotografías que fueron tomadas y descargadas desde el espacio. Finalmente, un repositorio que describe el funcionamiento de la estación de control terrena (GCS), montada en UVG y utilizada en 2020 para operar al satélite.

Para acceder a la información liberada, puede visitar los siguientes enlaces:

Página de inicio del repositorio: https://github.com/Quetzal-1-CubeSat-Team
Diseño electrónico del satélite: https://github.com/Quetzal-1-CubeSat-Team/quetzal1-hardware
Software del satélite: https://github.com/Quetzal-1-CubeSat-Team/quetzal1-flight-software
Software de la estación de control terrena: https://github.com/danalvarez/gr-quetzal1
Telemetría y fotografías tomadas por el satélite: https://github.com/Quetzal-1-CubeSat-Team/quetzal1-telemetry

TELEMETRÍA QUETZAL-1

Crédito de la fotografía: Iván Castro

En diciembre de 2019, el CubeSat Quetzal-1 fue entregado a la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA). El 6 de marzo de 2020, a las 22:49 horas (GMT-6), fue lanzado al espacio el cohete Falcon 9 de la empresa Space X, que impulsaba la cápsula Dragon que trasladaba suministros a la Estación Espacial Internacional (EEI), incluyendo el Quetzal-1. El lanzamiento del cohete se transmitió en vivo en el canal de SpaceX y se puede ver .

de la Estación Espacial Internacional el 28 de abril de 2020 a las 09:20 horas (GMT-6). A las 12:10 del mismo día, la estación ubicada en Universidad del Valle de Guatemala recibió y decodificó por primera vez su comunicación.

Luego de 211 días de operación continua en el espacio, el Quetzal-1 finalizó su misión. Durante este tiempo, envió exitosamente a Tierra 84,775 paquetes de información que serán de utilidad para la construcción de futuros satélites en Guatemala y la región.

Su operación permitió validar el funcionamiento de los módulos de potencia, orientación, sistema de despliegue de antenas, estructura y la programación de la computadora del satélite, así como realizar las pruebas del sensor óptico en que se basó su misión desde el punto de vista científico.

Para ver la telemetría del satélite, ingresa a este sitio.

Crédito de la imagen: JAXA

Información adicional de referencia:

Para la descarga de paquetes de datos, Quetzal-1 utilizó el transmisor AX100 de GOMSpace, que transmite datos en modulación GMSK a 4800 bits/segundo sobre la frecuencia 437.200 MHz (coordinada por IARU).

El beacon se enviaba con un período de 10 segundos. La estructura del formato HDLC + AX.25, así como el orden de los datos en el beacon se encuentran en este repositorio en GitHub. Los TLEs necesarios para determinar la posición en el cielo del satélite se encuentran bajo la identificación NORAD ID 45598.

Fotografías tomadas por el Quetzal-1

La segunda mitad de la vida en órbita de Quetzal-1 se dedicó a probar la carga útil del satélite: su cámara, motor y carrusel con filtros de luz. El proceso fue lento debido a la frecuencia con la que el satélite pasaba sobre Guatemala a horas en que la cámara pudiera adaptarse automáticamente a las condiciones de luz. El equipo superó estos desafíos tomando fotografías durante los amaneceres o atardeceres. El 17 de noviembre de 2020, se capturaron y descargaron las primeras imágenes visibles desde un satélite centroamericano, tomadas en un momento en que el satélite entraba al anochecer y el huracán Iota se encontraba sobre Guatemala.

Las primeras dos imágenes visibles enviadas por un satélite centroamericano, el 17 de noviembre de 2020. Crédito: UVG.

Publicaciones

El libro «ESPERANZA DESDE EL CIELO, LA HISTORIA DEL PRIMER SATÉLITE GUATEMALTECO» narra las anécdotas, retos y experiencias del equipo que construyó el CubeSat Quetzal-1 así como los resultados de este proyecto. Una historia inspiradora en la cual el trabajo en equipo, la perseverancia, la dedicación y el esfuerzo, se combinan para alcanzar una meta, dejando una lección histórica y un mensaje de esperanza para nuevas generaciones que anhelan un futuro prometedor. Para adquirirlo, cree un usuario en la tienda virtual de la Editorial Universitaria UVG en este link, y luego seleccione opciones de compra.

PUBLICACIONES CIENTÍFICAS

NASA. 2023 Annual Highlights of Results from the International Space Station. February 2024. Section Technology Development and Demonstration.
Zea,L., Aguilar-Nadalini, A., Martínez, M., Birnie, J., Miranda, E., España, F., Chung, K., Alvarez, D., Bagur, J., Estrada, C., Herrarte, R., Ayerdi, V. Academic development and space operations of a multispectral imaging payload for 1U CubeSats, Journal of Applied Remote Sensing 17(4), 047501 (6 December 2023). https://doi.org/10.1117/1.JRS.17.047501
Alvarez, D., Aguilar-Nadalini, A., Bagur, J., Ayerdi, V., Zea, L. Design and On-Orbit Performance of the Attitude Determination and Passive Control System for the Quetzal-1 CubeSat. 2023. Journal of Small Satellites, Vol. 12, No. 2 (May/June 2023)
Aguilar-Nadalini, A., Chung, K., Marsicovetere, C., Bagur, J., Medrano, J., Miranda, E., Ayerdi, V., Zea, L. Design and On-Orbit Performance of the Electrical Power System for the Quetzal-1 CubeSat. 2023. Journal of Small Satellites, Vol. 12, No. 2 (May/June 2023)
Miranda, E., Kuk, C., Ayerdi, V., Zea, L. (2020). Quetzal-1 CubeSat’s Command and Data Handling – Design and Development Considerations. 4th IAA Latin American CubeSat Workshop (LACW) Virtual Conference, Aug 3 – 6, 2020.
Martínez, M., González, D., Rodríguez, D., Birnie, J., Bagur, J.A., Paz, R., Miranda, E., Solórzano, F., Esquit, C., Gallegos, J., Álvarez, E., Ayerdi, V.H., Zea, L. (2018). Guatemala’s Remote Sensing CubeSat – Tools and Approaches to Increase the Probability of Mission Success, 32nd Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, Logan, Utah, August 4-10, 2018.
Ayerdi, V. (2018). Introducing Space Technology and Aerospace Engineering in Guatemala. United Nations Expert Meeting on Human Space Technology. Vienna, December 4-6, 2018.
Zea, L., Chaves, A., Ayerdi, V., Carvajal, J. (2018). A Multinational CubeSat for Forest Monitoring, UNOOSA / Brazil Symposium on Basic Space Technology. Natal, September 11-14, 2018.
Gómez, M., García, B., Chaves, A., García, D., Carvajal-Godínez,J., Lara,J., Zea, L. (2017). Mechanism of Cooperation for the Development of a Central American Space Project- A Regional CubeSat, 30th IAA Symposium on Space Policy, Regulations and Economics. UNOOSA, September 26, 2017.
Zea, L., Ayerdi, V., Argueta. S., Muñoz, A. A Methodology for CubeSat Mission Selection”, Journal of Small Satellites, Vol. 5, No. 3, Octubrer 2016
Molina, J.C., Ayerdi, V., Zea, L. (2016). Attitude Control Model for CubeSats, 2nd Latin American CubeSat Workshop, Florianopolis, Brasil, Febrero 28 – Marzo 2, 2016.
Zea, L., Microbiological Experiments Onboard CubeSats A Review and Prospects, IAA-BR-14-13-03, 1st Latin American IAA CubeSat Workshop, Brasilia, Brasil, Diciembre 8-11, 2014
Miranda, E., Flores, J., Molina, J.C., Perez, J., Ayerdi, V., Zea, L., Design and Development of Guatemala’s first CubeSat, IAA-BR-14-05-06, 1st Latin American IAA CubeSat Workshop, Brasilia, Brasil, Diciembre 8-11, 2014
Zea, L., Ayerdi, V., Argueta, S., Muñoz, A., CubeSat Applications and their Potential Benefits, IAA-BR-14-03-02, 1st Latin American IAA CubeSat Workshop, Brasilia, Brasil, Diciembre 8-11, 2014