Los CubeSats están listos para ir al espacio profundo –si consiguen un aventón–
Naves del tamaño de una caja de zapatos deberán esperar para ser propulsadas más allá de la órbita terrestre.
Por Elizabeth Gibney

Dibujo conceptual de CubeSat, explorando en busca de asteroides cercanos a la Tierra. Crédito: NASA

CubeSats –naves espaciales construidas a partir de cubos de 10 centímetros de lado, a menudo con componentes disponibles al detalle– ya son omnipresentes en órbitas cercanas a la Tierra haciendo de todo, desde observaciones de la Tierra hasta estudios sobre proteínas bacterianas en el espacio. Ahora los científicos están ansiosos por enviarlos más lejos, y tienen más de una docena de CubeSats de espacio profundo en el tintero.

El costo –por lo general de no más de $10 millones para una misión interplanetaria–significa que la mini-nave puede correr riesgos que una operación más cara no podría. También pueden trabajar en enjambres, que permiten nuevos tipos de experimentos. Generalmente el lanzamiento de otras misiones lleva a cuestas un CubeSat, y aunque los viajes a órbita terrestre baja, como las naves de carga a la Estación Espacial Internacional, son relativamente comunes, misiones a otras partes del sistema solar son mucho menos frecuentes.

Es tan difícil dar con un aventón, que la primera CubeSat interplanetaria –la mini-nave espacial de la NASA, gemela de INSPIRE, destinada a probar tecnología clave para futuras misiones– ha estado esperando durante casi dos años. "Todavía tenemos que encontrar un transporte", dice Anthony Freeman, que gestiona la Innovación en Fundición del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California.

Originalmente los CubeSats fueron concebidos como una herramienta de enseñanza en 1999. Hoy en día, llevan a cabo tanto misiones comerciales como científicas en el espacio cercano. Pero el espacio profundo plantea un desafío mucho más grande. Su diminuto tamaño no puede acomodar los equipos de propulsión estándar y de comunicaciones de largo alcance, ni mucho menos instrumentos científicos complejos.

Los ingenieros están empezando a superar estos problemas, dice Roger Walker, que supervisa el desarrollo de CubeSats en la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés). Para resolver el problema de comunicaciones, los primeros CubeSats interplanetarios de la ESA hablarán con la Tierra a través de una nave nodriza. CubeSats tomarán parte en la misión conjunta de la ESA y la NASA, Evaluación de Impacto y Deflexión de Asteroides (AIDA, por sus siglas en inglés) prevista para el año 2020, donde tendrán trabajos de riesgo, como acercarse a recopilar datos a medida que una sonda mayor se sumerge en un asteroide.

La misión prevista de la NASA a la luna Europa, actualmente en desarrollo, también utilizaría el modelo madre-hija, desplegando una flota de CubeSats para hacer sobrevuelos cercanos de la luna de Júpiter. Los científicos creen que Europa podría albergar vida bajo su superficie helada.

También hay en el horizonte misiones al espacio profundo de CubeSats solitarios. La NASA ha desarrollado un sistema de radiocomunicación en miniatura capaz de hablar directamente con la Tierra desde Marte y más allá. La agencia pondrá a prueba el sistema en INSPIRE –que tiene la misión paralela de mapear interacciones entre el campo magnético de la Tierra y el viento solar– y en Mars Cube One (MarCO), satélites de comunicaciones gemelos programados para volar en la misión InSight a Marte cuando despegue en 2018 tras un retraso de dos años. La NASA también ha desarrollado impulsores diminutos, que emiten gas frío como propulsor, y electrónica resistente a la radiación que puede sobrevivir más allá de la protección del campo magnético de la Tierra.

Mientras tanto, empresas en Europa están desarrollando motores iónicos de alta eficiencia, y una empresa en Roma llamada IMT está buscando formas de alimentar tales motores con paneles solares desplegables que puedan girar para mirar constantemente al Sol. En conjunto, todas estas tecnologías hacen viables misiones de CubeSats solitarios, dice Walker.

Freeman predice que se podría enviar más de un centenar de CubeSats a través del sistema solar a finales de la próxima década –pero solo si pueden llegar al espacio–. Ha hecho un llamamiento para que todas las agencias espaciales accedan a llevar al menos un CubeSat en cada misión planetaria importante. Walker está de acuerdo: "realmente estimularía el área. En última instancia, ese es el principal problema que deben superar los CubeSat interplanetarios, junto con las comunicaciones”. Esto significaría incluir planes para un CubeSat al inicio de la fase de diseño de la misión.

Para hacer frente al gran número de propuestas CubeSat, la NASA también quiere ver desarrollar más lanzaderas comerciales de bajo costo, que transporten desde decenas hasta cientos de kilos de carga útil, en contraste con las típicas cinco toneladas de las lanzaderas diseñadas para satélites de comunicaciones. Freeman dice que este tipo de cohetes más pequeños podrían llevar quizás unas pocas docenas de CubeSat de cinco kilos a una órbita terrestre baja, o ser adaptados para incluir una etapa superior que podría llevar un solo CubeSat al espacio profundo. Espera utilizar un método similar para enviar una sonda de vuelo libre a Venus, donde ojearía la ácida atmósfera del planeta.

CubeSats destinados a la Luna podrían tener un viaje más fácil. El Sistema de Lanzamiento Espacial de la NASA, un cohete de carga pesada diseñado para enviar personas más allá de la órbita de la Tierra, llevará a 13 CubeSats y una cápsula Orion no tripulada en su lanzamiento inaugural en 2018. La carga incluirá la Linterna Lunar, que utilizará un haz de luz reflejado para buscar depósitos de hielo en los oscuros cráteres de la Luna, y un Explorador de Asteroides Cercanos a la Tierra (NEA, por sus siglas en inglés), diseñado para hacer explorar un asteroide cercano.

La ESA está desarrollando un enfoque lunar separado. Junto con Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL) en Guildford, Reino Unido, y la estación terrestre Goonhilly en Helston, Reino Unido, está desarrollando un sistema que podría resolver dos problemas: una nave nodriza comercial que proporcionaría transporte a la Luna y un relé de datos para decenas de CubeSats, por un precio aproximado de £5 millones ($6,6 millones) por embarcación. Con el tiempo, este modelo podría expandirse, dice Christopher Saunders, de la SSTL. "Esencialmente, queremos construir un Internet del Sistema Solar", dijo en el taller de CubeSat Interplanetario en Oxford a finales de mayo.

Según Freeman, los CubeSat pronto serán capaces de llevar instrumentos que hubieran parecido fuera de los límites hace solo unos pocos años, como reproductores de imágenes de alta resolución y altímetros de radar. Y una investigación reciente de la Academia Nacional de Ciencias, Ingeniería y Medicina de Estados Unidos sobre el potencial de los CubeSats llegó a la conclusión de que las sondas son capaces de hacer "ciencia fantástica", Thomas Zurbuchen, un científico espacial de la Universidad de Michigan, en Ann Arbor, dijo en la reunión. "Gran parte de ella aún debe ser imaginada". 



Fuente:  scientificamerican.com