Los satélites pequeños se están convirtiendo en herramientas cada vez más populares para la obtención de imágenes de la Tierra, las comunicaciones y otras aplicaciones. Pero tienen importantes problemas de control: una vez en el espacio, no pueden orientar las cámaras con precisión ni cambiar de órbita, y por lo general se precipitan y se queman en unos pocos meses.
Lo que les falta a estos satélites es un sistema de propulsión viable, afirma Natalya Brikner, doctora ’15 y graduada del MIT en aeronáutica y astronáutica, cofundadora y directora ejecutiva de Accion Systems. «Se puede fabricar un satélite del tamaño de una pelota de sóftbol con una cantidad sorprendente de capacidades, pero no puede maniobrar adecuadamente y cae de la órbita rápidamente», afirma. «La gente está esperando una solución».
Ahora Accion ha desarrollado un sistema comercial de propulsión por electropulverización —el primero tiene aproximadamente el tamaño de un paquete de chicle— compuesto por diminutos chips que proporcionan empuje a satélites pequeños. Entre otras ventajas, el módulo de Accion puede fabricarse a un costo considerablemente menor que las alternativas actuales.
Esta tecnología podría permitir que satélites de bajo costo, como los conocidos como «CubeSats», sean más viables para diversas aplicaciones comerciales y de investigación, entre ellas la obtención avanzada de imágenes y las comunicaciones, en las que numerosos satélites podrían proporcionar cobertura global. «Eso requiere propulsión, pero algo tan pequeño que no interfiera con el limitado volumen y los recursos de los que ya dispone un satélite pequeño», afirma Paulo Lozano, asesor técnico de Accion y profesor asociado de aeronáutica y astronáutica, quien inventó la tecnología subyacente.
En última instancia, añade, la tecnología podría dar a pequeñas empresas emergentes —e incluso a países sin programas espaciales bien financiados— la oportunidad de utilizar satélites de bajo costo para la exploración espacial. «Es lo que otras personas han llamado la “democratización del espacio”», afirma Lozano. «Creo que esto contribuirá a hacerla realidad».
El otro cofundador de Accion es Louis Perna ’09, SM ’14, quien coinventó el sistema y ahora dirige el desarrollo de productos.
Mucho empuje
El primer sistema comercial de Accion es MAX-1, un módulo compuesto por ocho chips —cada uno de aproximadamente 1 centímetro cuadrado y 2 milímetros de grosor— que puede instalarse en cualquier parte de un satélite. En la Tierra, proporciona suficiente empuje para «mover una hoja de papel», afirma Brikner. Pero en el espacio puede desplazar un CubeSat o un satélite algo más grande.
El módulo tiene un tanque de plástico que almacena un propelente de sal líquida, no tóxico y no volátil. Sobre el depósito están los chips, cada uno con un sustrato poroso que tiene unas 500 puntas afiladas y, encima, una rejilla extractora con pequeños orificios. (Las fuerzas capilares hacen que el propelente fluya desde el depósito hasta las puntas del sustrato).
Cuando se aplica un alto voltaje entre las puntas y la rejilla, los iones cargados salen disparados por los orificios. «Al extraer y acelerar estos iones, ese intercambio de momento impulsa la nave espacial en la dirección opuesta», explica Brikner.
Accion prevé lanzar MAX-1 en julio y planea empezar a enviar el sistema a sus clientes antes de que termine el año.
Como el módulo no tiene tanques presurizados, válvulas voluminosas ni cátodos neutralizadores, su relación empuje-masa es mayor que la de los motores iónicos de plasma de baja potencia, lo que significa que tiene mucho empuje. En enero, Accion probó una versión miniatura de MAX-1, llamada MIN-0, en una cámara de vacío del MIT. El equipo midió la corriente emitida por los iones liberados después de aplicar determinados niveles de voltaje. A partir de ese experimento y de otros, concluyen que MAX-1 puede proporcionar unos 100 micronewtons de fuerza por metro cuadrado.
Este empuje basta, por ejemplo, para estabilizar un CubeSat lanzado desde la Estación Espacial Internacional y compensar la resistencia atmosférica, «que es la fuerza que arrastra [a los satélites pequeños] hacia la atmósfera antes de tiempo, donde se queman», afirma Brikner.
Sin embargo, añade Lozano, dado que cada año se lanzan decenas de satélites pequeños, el sistema también podría ayudar a controlar cuánto tiempo permanecen en el espacio, para que no se conviertan en basura espacial flotante. «Se puede ascender a una órbita donde la resistencia sea menor y permanecer allí más tiempo, y usar el mismo sistema de propulsión para volver a entrar [en la atmósfera]», afirma.
Ya no son joyas hechas a medida
Aunque es posible crear sistemas de propulsión química de bajo costo, no resulta práctico, afirma Brikner. Los sistemas químicos se fabrican con tanques presurizados explosivos, que no pueden viajar como carga secundaria en los cohetes más grandes que llevan satélites pequeños al espacio. «Así que son fáciles de producir, pero nadie tiene permitido usarlos», afirma Brikner.
Por lo tanto, los sistemas de propulsión eléctrica son alternativas más seguras y populares. Pero son caros de fabricar, ya que utilizan el gas raro xenón como propelente, que también debe presurizarse para su almacenamiento. El propelente de Accion es un material de sal líquida, de estructura similar a la sal común de mesa, que puede producirse en grandes cantidades.
Con ese novedoso propelente y un diseño sencillo, Accion puede fabricar módulos por lotes —muy parecido a la fabricación de chips de computadora— en cantidades de alrededor de 200 a la vez. Según Brikner, esto cuesta aproximadamente una décima parte de lo que cuestan otros sistemas de propulsión eléctrica. «Ya no queremos que se fabriquen como joyas hechas a medida», afirma.
Despegue de Accion
Accion se fundó en 2012, cuando Brikner y Perna llegaron al Laboratorio de Propulsión Espacial, dirigido por Lozano. En aquel momento, Lozano estaba creando un prototipo de sistema de propulsión eléctrica —precursor de la tecnología de Accion— en el que trabajaba en el MIT desde alrededor de 2004.
La industria ya se había enterado de la tecnología: «Recuerdo que enseguida oí hablar de gente que quería comprarla u obtener una licencia», afirma Perna. En cuestión de meses, «surgió la oportunidad de crear una empresa».
Para Perna, esta fue su primera experiencia en una empresa emergente. Pero para Brikner fue una segunda oportunidad: en 2009 había lanzado Asteria Micropropulsion, una empresa emergente que buscaba fabricar propulsores químicos para satélites pequeños. Cerró poco después de iniciar sus actividades. «Nunca pensé que tendría otra oportunidad de crear una empresa de propulsión espacial», afirma Brikner. «Entonces, cuando surgió la oportunidad, dije: “¿Tengo otra oportunidad? Esto es increíble”».
Entonces, ¿cuáles de los recursos empresariales del MIT utilizó el equipo para lanzar Accion? «Creo que los usamos todos», afirma Brikner entre risas.
Por ejemplo, emprendedores del Venture Mentoring Service asesoraron al equipo sobre cómo elaborar un plan de negocios y obtener financiación. Emprendedores residentes en el Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship les ayudaron a resolver errores que habían cometido en relación con el asesoramiento jurídico, la financiación y las operaciones. «Teníamos muchos problemas que resolver, y nos ayudaron», afirma Brikner.
En 2014, Accion ingresó en el Global Founders Skills Accelerator (GFSA), una incubadora de verano del Trust Center, donde dedicaron la mayor parte del tiempo a adaptar la tecnología a las necesidades de los clientes a partir de comentarios constantes. Esto resultó valioso para orientar la tecnología hacia las necesidades de los clientes. «Nos sorprendió lo valioso que fue», afirma Brikner, y añade: «Es algo que no hemos dejado de hacer».
El GFSA ayudó a que Perna pasara de una mentalidad estrictamente tecnológica a conceptos que le eran ajenos, como la planificación empresarial, el servicio al cliente y la gestión. «El programa fue sumamente útil para conectar a personas que prácticamente no tenían ninguna experiencia [en emprendimiento] con conceptos básicos, y para ayudarles a enmarcar lo que hacen con su empresa dentro de esos conceptos», afirma.
Accion tiene ahora su sede en Greentown Labs, en Somerville, Massachusetts, donde sigue perfeccionando su tecnología mientras se prepara para sus próximos lanzamientos.
En el futuro, afirma Lozano, el sistema de Accion podría permitir que los satélites pequeños realicen tareas que ahora solo son posibles para satélites mucho más grandes, como explorar la Luna. Los satélites pequeños todavía no pueden alcanzar la órbita adecuada para esas misiones. «Pero si te quedas atrapado en una órbita que no quieres, puedes usar la propulsión para llegar a esos lugares interesantes», afirma. «Creo que eso cambiará las reglas del juego».
Este artículo se publica en colaboración con MIT News . La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: Rob Mathseon es colaborador de MIT Technology Review.
Imagen: El cometa ISON aparece en esta exposición de cinco minutos. REUTERS/Aaron Kingery/NASA/MSFC.
