El primer satélite de madera del mundo está en camino, con la forma del WISA Woodsat finlandés. Los expertos en materiales de la ESA están contribuyendo con un conjunto de sensores experimentales a la misión, además de ayudar con las pruebas previas al vuelo.

WISA Woodsat es un "CubeSat" de 10 x 10 x 10 cm, un tipo de nanosatélite construido a partir de cajas estandarizadas, pero con paneles de superficie hechos de madera contrachapada. Las únicas partes externas que no son de madera de Woodsat son rieles de aluminio en las esquinas que se usan para su despliegue en el espacio más un palo para selfies de metal. .

La misión fue iniciada por Jari Makinen, Escritor y locutor finlandés. Fue cofundador de una empresa llamada Arctic Astronautics, que comercializa réplicas completamente funcionales de CubeSats listos para la órbita para la educación, fines de formación y pasatiempos. "Siempre me ha gustado hacer modelos de aviones, involucrando una gran cantidad de piezas de madera. Habiendo trabajado en el campo de la educación espacial, esto me hizo preguntarme; ¿Por qué no volamos ningún material de madera en el espacio?

"Así que, en primer lugar, tuve la idea de volar un satélite de madera hasta la estratosfera, a bordo de un globo meteorológico. Eso sucedió en 2017, con una versión de madera de KitSat. Que habiendo salido bien, decidimos actualizarlo y entrar en órbita. A partir de ahí, el proyecto se desarrolló como una bola de nieve:encontramos respaldo comercial, y aseguró un lugar en un lanzador de electrones de Rocket Lab en Nueva Zelanda ".

Riccardo Rampini, en la sección de Física y Química de Materiales de la ESA, comenta:"Ha sido un calendario apretado, pero agradecimos la oportunidad de contribuir a la carga útil de Woodsat a cambio de ayudar a evaluar su idoneidad para el vuelo.

"El primer elemento que embarcamos es un sensor de presión, lo que nos permitirá identificar la presión local en las cavidades a bordo en las horas y días posteriores al lanzamiento en órbita. Este es un factor importante para el encendido de sistemas de alta potencia y antenas de radiofrecuencia, porque pequeñas cantidades de moléculas en la cavidad pueden potencialmente causarles daño.

"Este sensor lo está construyendo Sens4 en Dinamarca, que han hecho un gran trabajo al reducir su diseño estándar para adaptarse a las limitaciones de volumen y energía a bordo ".

El ingeniero de materiales de la ESA, Bruno Bras, añade:"Lo bueno aquí es que hemos acabado ideando un dispositivo de bajo coste que podría encontrar todo tipo de usos adicionales". tanto en órbita como en tierra en entornos de prueba ".

Junto a él habrá un LED sencillo con una fotorresistencia que detecta cuando se enciende. Pero la potencia del LED vendrá a través de un plástico conductor de electricidad impreso en 3D llamado 'poliéter éter cetona, "o PEEK para abreviar, abriendo la perspectiva de poder de impresión o incluso enlaces de datos directamente dentro de los cuerpos de futuras misiones espaciales.

El ingeniero de materiales de la ESA, Orcun Ergincan, comenta:"El otro elemento es una microbalanza de cristal de cuarzo, sirviendo como una herramienta de monitoreo de contaminación altamente sensible, midiendo cualquier depósito débil en el rango de nanogramos proveniente de la electrónica a bordo, así como de las propias superficies de madera. Esto ha sido aportado por OpenQCM en Italia. Esta empresa también está construyendo el conjunto de placas de circuito impreso de los tres demostradores con sensores incorporados ".

Madera contrachapada para Woodsat

Los patrocinadores de Woodsat incluyen UPM Plywood en Finlandia, entre los mayores fabricantes de madera contrachapada del mundo.

"El material base para la madera contrachapada es abedul, y usamos básicamente lo mismo que encontrarías en una ferretería o para hacer muebles, "explica el ingeniero jefe de Woodsat y cofundador de Arctic Astronatics, Samuli Nyman.

"La principal diferencia es que el contrachapado ordinario es demasiado húmedo para usos espaciales, por lo que colocamos nuestra madera en una cámara de vacío térmico para secarla. Luego también realizamos la deposición de la capa atómica, agregando una capa muy delgada de óxido de aluminio, que generalmente se usa para encapsular componentes electrónicos. Esto debería minimizar los vapores no deseados de la madera, conocido como 'desgasificación' en el campo espacial, al mismo tiempo que protege contra los efectos erosivos del oxígeno atómico. También probaremos otros barnices y lacas en algunas secciones de la madera ".

Esta variante de oxígeno altamente reactiva se encuentra en los márgenes de la atmósfera —el resultado de la ruptura de moléculas de oxígeno estándar por la poderosa radiación ultravioleta del Sol— y se descubrió por primera vez cuando se comió las mantas térmicas en los primeros vuelos del transbordador espacial.

Las pruebas previas al vuelo sugieren que el satélite, que orbitará a unos 500-600 km de altitud en una órbita síncrona con el Sol aproximadamente polar, debería sobrevivir a su exposición al oxígeno atómico. Pero se espera que la madera se oscurezca por la radiación ultravioleta de la luz solar sin filtrar.

Palo para selfies a bordo

"Tenemos un par de cámaras a bordo, con uno extendido en un palo de selfie para mirar hacia atrás a la madera contrachapada y tomar fotografías para ver cómo se comporta, ", agrega Jari." Queremos ver cambios de color y cualquier agrietamiento, etc. "

El diseño y la fabricación del brazo de la cámara resultó ser un ejercicio interesante:la estructura debe ser pequeña, ya que puede estar dentro del pequeño satélite para su lanzamiento, luego extiéndase lo más lejos posible cuando esté en el espacio.

"El diseño fue realizado por la empresa de ingeniería finlandesa Huld, llevando la impresión 3D al límite, "agrega Jari." Para Huld, el proyecto Woodsat ya ha demostrado ser un importante punto de referencia para entrar en otros proyectos de mecánica espacial, también."

Además de las cámaras y el conjunto de sensores donados por la ESA, Woodsat también llevará una carga útil de radioaficionado que permitirá a los aficionados transmitir señales de radio e imágenes en todo el mundo. El enlace descendente de datos de este enlace de radio "LoRa" facilita la compra de una "estación terrestre" que cuesta tan solo 10 €.

"En el final, Woodsat es simplemente un objeto hermoso en términos de simplicidad y diseño nórdico tradicional, debería ser muy interesante verlo en órbita, "continúa Jari." Nuestra esperanza es que ayude a inspirar a las personas a interesarse cada vez más por los satélites y el sector espacial como algo que ya toca todas nuestras vidas, y solo se hará más grande en el futuro ".

Woodsat se lanzará antes de finales de este año.