It should work…

Uno de los grandes retos tecnológicos más interesantes que hay es diseñar cosas que vayan a ir al espacio. Este hecho te obliga a tener en cuenta muchos detalles que en otro tipo de diseño no importarían, nada puede fallar porque el dinero en juego es mucho.

Una versión reducida de un satélite sería un cubesat. No tiene por qué tener menos funcionalidades y generalmente la gran diferencia es el número o tipo de payloads que lleva. Podemos encontrarnos satelites de gran tamaño, como el Envisat (fabricado por la ESA) pero existen decenas de diseños cuyo tamaño es similar a una lavadora.

Poco a poco, podríamos ir encontrando diseños cada vez más pequeños, ‘lavadoras’ que despliegan cubesats, cubesats que despliegan picosats, etc. Conforme bajas en el tamaño te vas deshaciendo de subsistemas, aun así lo normal es siempre encontrar prácticamente los mismos (los nombres suelen variar un poquito): OBDH (On Board Data Handling), AOCS (attitude orbit control system), EPS (electric power system), TCS (thermal control system), COMM (comunnications), PICU (propulsion interface control unit), etc. Al mismo tiempo se deberían tener gente trabajando en simulaciones, la ground station, harnessing (la de pasta que se va aquí!), análisis de la misión, análisis de riesgos, diseño de la estructura y configuración, ensamblado, integración y testeo (AIV : assembly, integration and verification), …

¿Qué podemos hacer si no tenemos al alcance trabajar en un proyecto similar? Nos quedan básicamente 2 o 3 posibilidades, poder participar en el lanzamiento de un globo estratosférico, como por ejemplo Straplex (condiciones similares, dentro de lo que cabe claro, a lo que podría ser espacio), vuelos parabólicos (unas 30 parábolas de 20 segundos a gravedad cero usando un avión, aunque la campaña de la ESA durante 2008 estuvo cerrada debido a cierto incidente… xD) o jugar a los cansats.

Si nos paramos a pensar en los subsistemas de un cansat, desgraciadamente nos hemos tenido que deshacer de prácticamente todos los subsistemas guays que lleva un satélite pero bueno algo es algo. Un cansat sería miniaturizar lo que puedas en una estructura con tamaño y peso similar a una lata de 33cl. Existen lo denominado OpenClass que sería de hasta 1kg, tamaño más similar a un cubesat, aquí cabrían muchísimas cosas. Obviamente nos olvidamos de componentes ‘space qualified’, los estándares espaciales, redundancia por todos los lados, etc y podemos hacer cacharritos en un rango de precio de 300 a 1000€, mucho más si se quiere también, eh?

Hace poco hubo una competición en España, organizada por LEEM y unos amigos se animaron a participar, me ha parecido interesante hacerles una pequeña entrevista sobre su cansat a la cual Jaime, uno de los componentes del equipo, ha tenido la amabilidad y paciencia de responder. Espero que guste.

QUESTION: Hola Jaime, primero gracias por dedicarme un ratillo para responderme. Si tuvieras que explicarle a una persona qué es un cansat, ¿cómo lo harías de manera concisa y rápida?

ANSWER: Es un cacharro que debe caber dentro de una lata de cocacola y pesar menos de 300 gramos. El cacharro en sí, tiene una finalidad concreta, como medir datos atmosféricos o caer en una posición determinada.

Q:¿Qué es lo que te llamó la atención para participar en algo así? En está competición, había categoría de libre, comeback y telemetría, ¿explícanos en qué consiste cada tipo de cansat? ¿por qué os decantasteis por telemetría?

A:Como buen iecubero todo lo que sea un reto me llama, pero durante la carrera no he tenido suficiente tiempo como para meterme en uno que pudiera sacar adelante, así que esa fue mi principal motivación, conseguir hacer algo “de verdad” por primera vez.

Las diferentes modalidades eran la de telemetría, cuyo objetivo es medir una serie de datos que te fijan en la competición, como son la altura, presión, temperatura, aceleraciones, etc. La modalidad de comeback es, a mi juicio, la mas difícil, consiste en lanzar el cansat y conseguir que llegue a una posicion GPS dada, el equipo que mas se acerque a la “diana” gana.

La razón por la que escogimos telemetría fue sencilla, no nos considerabamos capaces de empezar con un comeback que tiene muchos más problemas técnicos (y en muchos casos aeronáuticos) que nosotros no sabríamos resolver.

Q: Mi experiencia en este tipo de cosas siempre ha sido que conviene ser un grupo pequeño y cohesionado ¿Cuantos sois en el equipo? ¿A qué os dedicais cada uno fuera de este proyecto?

A: En el equipo somos 4, Jose y Paco (telecos rama electónica), Ender (informático) y yo (teleco rama telemática). Sinceramente creo que 4 personas no son suficientes para un proyecto qu,e pese a parecer más o menos sencillo, chupa mucho tiempo. Realmente opino que lo que más se necesitan son electrónicos y, en caso de hacer modalidad comeback, aeronáuticos.

Sobre nosotros fuera del proyecto, pues Jose se dedica a estudiar y a acabar la carrera (que no es poco), Paco trabaja en una empresa de electrónica (gracias a Dios, ya que nos permitió disponer de mucho material “prestado” con coste 0), Ender compagina estudios con coordinar el Area de SL de la Campus Party y sus múltiples aficiones frikis XD. Yo por mi parte me dedico al diseño de software en una pequeña empresa llamada Aurorasat.

Q: ¿Cuánto tiempo os ha llevado? ¿Cómo os habéis repartido las tareas?

A: Este es un tema delicado…evaluar cuanto tiempo nos ha llevado es jodido porque si contamos las horas que hemos estado delante del ordenador programando, diseñando o haciendo las placas, hicimos cálculos y nos llevaría unas 350-400 horas. Pero ahí no se cuentan las horas de rompernos la cabeza (sobre todo a los electrónicos) para hacer cosas que en principio son sencillas, como por ejemplo escribir datos en una tarjeta SD. Jejeje…de esto pueden dar fé nuestras familias/novias que ni nos veían los findes.

Las tareas las teníamos bastante claras, cada uno se dedicaba a al menos una cosa de la que era “el especialista” y del cual, el resto debian asumir que lo que dijera era correcto, y además una o varias tareas secundarias en paralelo.

En modo resumido:

Paco: Diseño de placa de control (PIC, circuiteria de conexion con el exterior) + Integración lectura/escritura SD con micro.
Jose: Diseño de placa de sensores + creación fisica de las placas (revelado, atacado). Era nuestro experto en soldaduras
Ender: Creación del programa de postratamiento de datos, nuestro hombre de logística y contactos y el “hombre dremel”.
Yo: Me dedicaba al GPS, me encargaba elegir que modelos de sensores queriamos para nuestros rangos de mediciones/precios y se los pasaba a Jose para que el le pusiera la electrónica auxiliar en la placa de sensores y los unificara. Por último, con la ayuda de un programa base de paco, la programación del PIC.

Q: ¿Cuáles eran vuestros objetivos iniciales? ¿Habéis ido ampliando objetivos? ¿Qué porcentaje de ellos habéis cumplido?

A: Fuimos conservadores con nuestros objetivos. Descartamos al principio el hacer la emisión “real-time” de los datos por radiofrecuencia porque no sabíamos si íbamos a conseguir llegar a lo básico, que era tomar datos variados y guardarlos. Así que no, no hemos ampliado objetivos ya que nos parecía un gran reto conseguir hacer mediciones “correctas” (porque medir basura todos sabríamos) y guardarlas localmente en una tarjeta SD para posteriormente recuperar el cansat y extraer los datos.

Sobre nuestro porcentaje de éxito, yo te diria que el 100%, aunque Paco insiste en que es del 98% porque el paracaídas no se abrió como debía. Para ser sinceros a 10 días de la competición hablábamos entre nosotros y nos confesábamos que si conseguíamos leer 1 sensor y guardarlo en SD ya estaríamos contentos, o leer datos GPS sin sensores y guardarlos en SD.

Lo bueno que tuvimos es que el diseño previo de la placa de control era quasi-perfecto, por lo que todas las entradas tanto de GPS como analógicas funcionaban perfectamente y todos los módulos que habíamos probado por separado ( SD, sensores, GPS, alimentación) funcionaron en conjunto sin problemas en muy poco tiempo.

Q: ¿Qué tipo de dificultades habéis encontrado? Todos sois telecos y uno informático, ¿hasta qué punto habéis echado en falta conocimientos de otras áreas en el equipo? ¿qué fallos os han dado luego más trabajo?

A: Creo que todos los equipos que estaban suscritos a la competición se han encontrado muchos problemas, de hecho te los encontrabas donde menos esperabas tenerlos… por enumerar unos cuantos:

1) El gps no hacía caso del API que nos proporcionaba el fabricante…para ser mas exactos el fabricante no habia liberado el 100% del API por lo que nos impedía obtener buenas precisiones (de +-5m)…al final hubo que hacer ingenieria inversa y sniffar las tramas q enviaba un programita que te daba el fabricante para “configurarlo”.

2) La placa de la SD tenía un zócalo SD, pues no caímos antes del montaje final (a 3 días de la competicion) que la SD sobresalía un poco del zocalo por lo que no cabía dentro de la lata.

3) Quien nos iba a decir que al poner una arandela de plástico sobre dos pistas adyacentes íbamos a coger una virutita de “algo conductor” que haría que hubiera un corto. Después de 3-4 horas con no saber que pasaba , fue levantar, soplar y nunca mas se supo.

4) Como somos unos cafres, no recordamos de electrónica analógica que a la salida de los amplificadores hay que poner resistencias de carga…lo que nos obligó a soldar unas 4 resistencias sobre una placa bastante llena de componentes…

5) Si utilizas un amplificador operacional para subir de 3.3V a 5V una señal, estaría bien que el amplificador operacional este alimentado a 5V en vez de a 3.3V ¬¬ (para la gente que no sepa como alimentábamos, todo lo hacíamos con una batería de móvil a 3.3V, pero uno de nuestros sensores funcionaba a 5V así que había q utilizar un elevador de tensión…de ahí lo de los 5V que habéis leído).

Y así unas 3-4 más…que son tonterías…sí…pero cuando hay taaaaantas cosas amontonadas (teníamos hojas con prioridades de cosas que dependían unas de otras para que todo pudiera seguir su proceso), pues claro hasta las cosas mas lerdas se te pasan.

Sin duda, los peores fallos son los de “pero si esto iba cuando la placa estaba sola , ¿por qué si lo junto todo ya no va?” …son odiosos…los odio los odio los odio!!!!!!!!!!!!!!

Otras disciplinas en nuestro caso no nos han faltado, ya que eramos telemetría, así que sólo necesitabamos electrónicos y gente que supiera programar. Pero visto el nivel de la competicion, en caso de elegir comeback (de los que van por aire), necesitas a uno o varios aeronauticos sí o sí.

Q: ¿De qué ideas que hayáis aplicado al diseño os sentís orgullosos?

A: Ideas…pues más que de las que nos sentimos orgullosos te voy a contar de la que no nos sentimos orgullosos: el cansat compuesto por diferentes niveles “redondos” unidos por 4 “pilares” es la peor elección que hemos hecho sin duda. Era bonito y elegante…sí, no lo niego…pero vamos es una putada porque debes pasar alimentaciones y señales de vuelta a la placa de control (que esta en uno de los extremos), el montaje es una basura, ya que si se te suelta un cable de un estrato intermedio tienes q desmontar los niveles siguientes para poder “atornillar” el p**** cablecito.

Quizas la parte mas “curiosa” fuera la batería de movil, …muchos equipos se nos acercaron y nos dieron la enhorabuena por tener un movil junto al cansat para “recargar” la pila. Simplemente teníamos conectado el movil a su cargador, y la pila en vez de estar dentro del movil, la teníamos en el cansat uniendo éstos con 3 miseros cables…coste 0€..para todo lo demas Mastercard.

Q: Respecto a la estructura, muchos cubesat y picosats usan esa distribución por niveles, lo que suelen hacer dedicar una de las paredes a conectores y tienen ranuras insertables. Al meter la tarjeta de ese nivel conecta con su slot que ya lleva las alimentaciones y buses necesarios. De este modo evitar tener que echar mil cables para arriba y para abajo y la zona de cableado de unión es accesible por el otro lado sin tener quitar y poner niveles. Siendo un cansat tan pequeño, ¿qué soluciones ves posibles? ¿cómo lo enfocarías si tuvieras que hacerla de nuevo?

A: La idea de hacerlo multicapa es muy buena pero no para un cansat que tiene dimensiones tan sumamente reducidas ya que pierdes mucho espacio en pasar cables de alimentacion+datos de unos niveles a otros. Nuestra idea original, de hecho, intercalaba pequeños muelles entre estratos y no los atornillaba dejandolos fijos, de tal manera que un impacto por la base quedaba muy bien absorbido. Despues nos dimos cuenta que montar esa estructura en algo tan pequeño como una lata de cocacola era un infierno y nos “arriesgamos” a montarlo como se ve en las fotografias.

Todos los componentes del equipo estamos de acuerdo en que uno de los mejores sistemas seria montar dos placas rectangulares, separadas pocos centímetros, y montar éstas sobre la base de manera perpendicular. Algo similar al kit de cansat que venden por ahí ( http://www.pratthobbies.com/prodimages/cansat_big.gif ) pero en vez de con una, con dos placas. Visto el resultado de la mayoría de cansats no haría falta crear un soporte metálico, sino que con las propias placas de baquelita se pueden aguantar impactos muy duros.

Claro que todo esto se desmorona si quieres hacer un comeback donde seguramente tus requerimientos de espacio hagan que debas hacer algun tipo de estructura que ocupe menos espacio, como el de la foto adjunta, que por cierto era un comeback con un parapente que funcionaba bastante bien.

Q: Una vez en la competición, pudisteis compartir tiempo con el resto de equipos y , aunque haya ‘pique’ para ganar, lo normal es siempre compartir ideas, ¿qué ideas y soluciones os gustaron más de los otros equipos? ¿En que consistía el cansat más molón que visteis? ¿Qué cosas habéis visto que sin duda le añadiríais al vuestro?

A: Es cierto que había cierto pique entre equipos pero en todo momento lo vi todo muy “sano”. De hecho yo creo que no tenían miedo de contarse cosas entre ellos ya que la soluciones por las que optaban los diferentes equipos eran radicalmente diferentes la mayoría de casos.

Sobre los que más nos gustaron, pues no sabría decidirme, me gustó bastante uno que sacaba un parapente accionado por un servo y que intentaba corregir la dirección en función de sus datos de gps (si se alejaba del punto donde tenía que aterrizar en una determinada dirección entonces giraba en la dirección contraria y así intentaba contrarrestar).

Realmente fue una pena no ver todas las posibilidades que tenían los comeback porque el día tuvo mucho viento. En nuestro lanzamiento rondaba los 20-25km/h. Esto hizo que los comeback por aire por muy bien diseñados que estuvieran no fueran capaces de modificar significativamente sus trayectorias porque el viento literalmente se los llevaba (recordemos que pesan menos de 300gr)

Los comeback por tierra, que personalmente creo que son muy “curiosos” pero que rozan la ilegalidad, no tuvieron ninguna opción, ya que alrededor de la zona de lanzamiento habían campos de patatas etc, así que como nadie hizo el comeback “topo” pues se quedaban justo donde caían. Sobre lo que he dicho que rozan la ilegalidad, me refiero a que la verdadera finalidad de los comeback es q se guíen por aire, ¿o alguien ha visto como cuando cae un satélite lo hace en mitad de una ciudad, después saca unas ruedas y se va a la zona de aterrizaje? Pero vamos, esta es mi opinión personal.

Q: Después de la experiencia, ¿intentaréis mejorar vuestro hijito para presentarlo en una nueva competición?

A: Ahora mismo creo que todos los miembros del equipo coincidimos en que necesitamos un respiro de varios meses. El apretón del ultimo mes fue duro y nos ha “quemado” un poquillo. La culpa fue nuestra por no mantener un ritmo de trabajo constante durante el año. La idea de algunos de los componentes del equipo sí es mejorar nuestro hijito pero aún no sabemos cuando nos pondremos ni que nuevos retos buscaremos (envío datos tiempo real, pasarlo a modalidad comeback si conseguimos aeronáuticos, etc). Pero bueno, de momento es hora de descansar.

Q: ¿Qué aconsejarías a una persona que quiere hacer algo similar pero que no sabe absolutamente nada sobre por dónde empezar?

A: Nosotros tampoco teníamos ni repajolera idea. Pero en internet hay mucha información que equipos de otras competiciones de cansat en el mundo cuelgan. Lo más importante es tener un buen roadmap a seguir, por ejemplo empezar decidiendo modalidad, después que cosas se quieren medir (si es telemetría). Una vez se sabe que quieres medir, tomas decisiones sobre con que rangos te vas a encontrar entre 0m y 500m (ojo recordemos que son X+0 y X+500 ya que no estamos al nivel del mar). Una vez sabes rangos te dedicas a buscar chips que te midan esto, con bajos consumos, etc etc..

Nota. Esto de lo de X metros de altura topográfica en el lanzamiento es algo que el equipo Malayo no tuvo en cuenta, y tuvieron que cambiar su programa allí mismo porque ellos normalmente tienen hasta 2 digitos de altura en su lugar de residencia (0 a 99m) …llegaron a Segovia y estábamos a 1008 metros… ¡palmaquen! XDDD Ya véis que hasta las cosas más tontas pasan.

Q: Aunque tienes alma telemática ¡¡tienes atisbos de electrónico!! Ahora que has tocado esta parte un poquito más, ¿qué te gustaría aprender de este campo?

A: Lo que poca gente sabe es que yo iba para electrónico durante los primeros cursos. De hecho me cambiaba de sitio en las clases de Tª de ctos, electrónica básica, digital, LabSED, LabDCSE….para estar en primeras filas! Después llegaron clases con Batalla y SED y DCSE (teoría) y dije que ya si eso me dedicaba a la telemática que también me gustaba bastante Pero sí, soy un electrónico frustrado.

Me ha encantado aprender a programar el PIC, y las cosas más físicas de montaje. Me ha faltado aprender a usar el Multisim para dado un determinado esquemático poder crear las placas y rutarlas, de eso solo se lo que vi en LDEO con otro programa.

Desde aquí quiero decir que la gente que no ha llegado a crear su cansat este año por falta de tiempo, sigan con sus diseños…merece la pena sentirse “hábil/útil” cuando llegas allí y las cosas van.

Q:Pues muchisimas gracias por tu tiempo. ¿Tienes algo que añadir?

A: Solo quiero animar a toda la gente con algo de tiempo libre y unos cuantos amigos con ganas de ingeniarselas a que prueben a construir uno y participen en la siguiente competición de cansats del proximo año, si hay suerte, nos veremos por allí También aprovecho este punto para recomendar que aunque es un proyecto relativamente barato, de los 200 a 400€ no te los quita nadie, para evitar tener que poner dinero os recomiendo que busquéis pequeños patrocinios de vuestras escuelas, asociaciones, etc, que a cambio de poner sus logos os pueden costear los materiales. Muchos de los equipos que vimos allí estaban subvencionados por sus propias universiades y escuelas.

Si alguien tiene alguna curiosidad o necesita saber cosas concretas podéis poneros en contacto con Javi y en cuanto pueda yo o alguno de mis compis os contestamos

Saludos!!

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Fuente original en http://vierito.es/wordpress

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