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El 30 de enero se lanzó al espacio el primero de los dos satélites SpainSat New Generation que cubrirán las necesidades de comunicación gubernamentales y militares de España durante los próximos 15 años.
Se trata del satélite más avanzado de Europa y uno de los más avanzados del mundo que sitúan a España a la cabeza de la de la innovación tecnológica y la seguridad en el ámbito espacial. Este programa, liderado por Hispasat, supone un hito en la soberanía tecnológica y la seguridad en las comunicaciones de España, reforzando las capacidades estratégicas del país en el ámbito espacial.
Los satélites serán desplegados en órbita geoestacionaria y operarán en diversas bandas, incluyendo la banda X, banda Ka militar y UHF.
En ARQUIMEA nos hemos encargado de la coingeniería, el diseño detallado, la fabricación y el soporte a la integración del hardware térmico de los nuevos satélites SpainSat.
¿Qué es SpainSat NG?
El programa SpainSat NG consiste en el lanzamiento al espacio y operación de dos satélites al espacio que proporcionarán comunicaciones en tiempo real sin interferencias y con extrema seguridad gracias a los sistemas y tecnología de vanguardia.
La empresa operadora de satélites Hisdesat ha contado con trece empresas españolas para desarrollar y fabricar este proyecto de gran envergadura, como Airbus Defence and Space, Thales Alenia Space o Indra.
La cobertura de estos satélites abarcará una extensa área mundial, que irá desde Estados Unidos y Sudamérica hasta Oriente Medio, incluyendo África y Europa, y llegando hasta Singapur en el continente asiático. Incorporan tecnologías avanzadas de protección contra intentos de interferencia (anti-jamming) y de suplantación (anti-spoofing), y estarán reforzados y protegidos contra fenómenos nucleares a gran altitud.
El papel de ARQUIMEA en el SpainSat NG
En ARQUIMEA nos hemos encargado de los sistemas térmicos que van a bordo del satélite. Estos son de vital importancia para el correcto funcionamiento de los equipos y componentes a bordo, asegurando que operen dentro de los rangos de temperatura adecuados en las exigentes condiciones del espacio.
Así mismo, Arquimea ha proporcionado microprocesadores (“chips”) que van incorporados en la electrónica de las novedosas antenas de banda X.
Las condiciones extremas del espacio
El espacio es un entorno hostil en donde las temperaturas varían de manera extrema. En el vacío, sin una atmósfera que haga de reguladora del calor, los objetos expuestos directamente al Sol pueden alcanzar temperaturas de hasta más de 120º, mientras que en la sombra pueden descender hasta -270º, cerca del cero absoluto.
Estas condiciones suponen un gran desafío para la tecnología espacial, ya que los satélites y naves deben contar con avanzados sistemas térmicos que regulen su temperatura y aseguren su correcto funcionamiento en cualquier situación.
Además, los satélites están conformados por sistemas y cargas útiles, que también generan grandes cantidades de calor y que tienen que tener una temperatura controlada para su correcto funcionamiento.
En el caso de SpainSat, el sistema térmico ha tenido además que adaptarse a las necesidades específicas del programa, ya que la antena en banda X (en particular la de transmisión) genera una gran cantidad de calor que es necesario disipar para que funcione correctamente.
Y ahora que conocemos todos los retos que nos plantea el espacio, ¿cómo se solucionan todos estos problemas de temperatura? Con Heat Pipes (HPs) y Loop Heat Pipes (LHPs).
La clave para el funcionamiento de las antenas activas a bordo del satélite
El sistema térmico está formado por conjuntos de HPs y LHPs, que permiten extraer altos niveles de potencia de las antenas activas. En esencia, son mecanismos de disipación de calor.
- Los heat pipes son dispositivos pasivos de transferencia de calor que combinan los principios de bombeo capilar y evaporación-condensación de un fluido (doble fase) para transportar eficientemente el calor entre dos interfaces sólidas. El bombeo capilar se da lugar en ranuras internas que tienen estos elementos.
- Los loop heat pipes son dispositivos de transferencia de calor de flujo de dos fases (líquido-vapor) que utiliza la evaporación y condensación de un fluido de trabajo para transferir calor. Además, las fuerzas capilares desarrolladas en las mechas porosas finas presente en su interior de estos equipos en la zona de evaporación hacen circular el fluido. A menudo esta clase de equipos se utilizan en situaciones en las que los heat pipes serían ineficaces, como los casos en los que se requiere un desacoplamiento mecánico (por ejemplo, radiadores deplegables). Así mismo, los loop heat pipes son menos sensibles a operar en gravedad que los heat pipes, facilitando la ejecución de ensayos en tierra.
En el caso de Spainsat NG, todo el calor generado por las antenas de banda X es recogido transportado por las HPs y las LHPs a los radiadores principales del satélite, donde se evacua al espacio.
El diseño y la definición del sistema térmico ha sido especialmente compleja en este proyecto debido al pequeño volumen disponible dentro de la propia antena y a la complejidad de las interfaces con los equipos electrónicos, los exigentes niveles de operación y a la limitación de masa.
Todo el calor recogido por las HPs y las LHPs se transporta a los radiadores del satélite, donde se evacua al espacio.
Beneficios y experiencia de los sistemas térmicos de Arquimea
En ARQUIMEA llevamos más de 20 años diseñando, fabricando, integrando y probando sistemas térmicos. En el caso de SpainSat, los HP y LHP tienen que soportar grandes cantidades de potencia, lo que supone un reto técnico, debido a que en el espacio no hay aire que nos ayude a gestionar la temperatura y disipar el calor.
“En el espacio, gestionar todo el calor y la energía de los satélites y sus cargas útiles es un gran desafío debido a la ausencia de aire. Gestionar la cantidad correcta de disipación y calor en el espacio y tener los sistemas a la temperatura correcta para un funcionamiento adecuado es clave. Realizamos todo el proceso de diseño, fabricación y prueba internamente para garantizar que todos los elementos del sistema térmico funcionen perfectamente.” – José Luis Pastor, Senior Thermal Engineering
Nuestra experiencia en este ámbito nos ha permitido desarrollar soluciones avanzadas que garantizan un control térmico eficiente y fiable, incluso en misiones tan exigentes como SpainSat. Gracias a ello, contribuimos a la operatividad y seguridad de los satélites en el espacio.
El futuro del sector espacial
Nuestra participación en el programa SpainSat NG refuerza nuestro posicionamiento como líderes en el desarrollo de soluciones térmicas para el sector espacial. En ARQUIMEA seguimos demostrando nuestra capacidad para afrontar retos tecnológicos de alta complejidad, contribuyendo a misiones estratégicas de gran impacto. Este proyecto nos consolida como un referente en la industria aeroespacial y subraya nuestro compromiso con la innovación y la soberanía tecnológica en el ámbito espacial.
Otros de los proyectos en los que estamos contribuyendo de manera significativa para su desarrollo son:
- Artemis: el programa insignia de la NASA en el que devolverá a los humanos a la luna. Será la primera misión tripulada de la NASA que tendrá como objetivo establecer una presencia a largo plazo en la Luna para la ciencia y la exploración.
- Beetlesat: La constelación de satélites LEO que ofrece conectividad global en banda Ka para comunicaciones seguras punto a punto, backhaul celular, movilidad y servicios premium adicionales en los sectores comercial y gubernamental.
Los sistemas de control térmico son fundamentales para garantizar el óptimo rendimiento de los satélites en el espacio. Gracias a nuestra experiencia y conocimiento tecnológico en el diseño y fabricación de estos sistemas y sus estructuras, gestionamos cada proyecto de manera integral. Desde la fase de diseño y desarrollo de prototipos hasta la fabricación, pruebas e integración final, aseguramos soluciones eficientes y adaptadas a los entornos más exigentes.