En la facultad de Ciencias Físico-Matemáticas (FCFM) de la BUAP se ha diseñado y construido el prototipo de una cámara que será instalada en el satélite Cóndor UNAM-MAI. Hasta donde los autores de este articulo saben, ésta será la primera cámara diseñada y construida en México que se usará para un satélite que orbitará a 500 km de altura, teniendo capacidad de distinguir objetos separados a un mínimo de 20 metros en la superficie terrestre y captando en cada fotografía una extensión de 18.33 km x 13.75 km.
El proyecto Cóndor UNAM-MAI inicia en 1996, y para 2007 comenzó un programa de cooperación técnica científica con la Federación Rusa, con propósitos educativos y científicos. La participación rusa es coordinada por el Instituto de Aviación de Moscú (MAI, por sus siglas en inglés).
El desarrollo central de este proceso de cooperación fue la generación de un satélite pequeño y ligero con los más altos niveles tecnológicos en su clase. Los objetivos específicos son desarrollar una plataforma satelital con alta precisión de localización en el espacio y capacidad de transmitir altos niveles de información.
El diseño del satélite debe contar con características de alta confiabilidad en todos sus sistemas y contempla la tolerancia al agresivo medio ambiente espacial. Por ejemplo, la computadora de abordo debe contar con capacidad de tolerancia a fallas y disponibilidad para reconfigurarse desde la estación terrena. La carga útil consistirá en una cámara multiespectral para tomar fotografías con resolución de 20 m en tierra. El diseño y construcción de esta cámara está a cargo de Alberto Cordero Dávila, Edgar Martínez Pascual y Manuel A. Martínez Ruiz y se está llevando a cabo en el Laboratorio de Pruebas Ópticas de la FCFM de la BUAP.
Requisitos para la cámara
Al establecer contacto el equipo científico de la UNAM (Dr. Saúl de la Rosa Nieves y el M.C. Ricardo Arturo Vázquez Robledo) con el grupo del Laboratorio de Pruebas Ópticas de la FCFM de la BUAP se especificaron los siguientes requerimientos de la cámara:
- Reproducir imágenes cuando el satélite establezca órbita a 500 km de la superficie terrestre
- Usar el detector MT9P031, cuyas dimensiones son de 5.7 mm x 4.8 mm con dimensión de cada pixel de 2.2 μm x 2.2 μm
- No exceder un volumen de 83.3 mm X150 mm X 320 mm
- Obtener una resolución en tierra de 20 metros.
Estas especificaciones fueron establecidas para cumplir con los objetivos de la misión y los retos tecnológicos que presenta la elaboración de un microsatélite.
Diseño, construcción y pruebas
La cámara estará sujeta a reproducir amplias extensiones de tierra de la República Mexicana, y dado que se usará como instrumento de medición fue necesario un diseño con calidad homogénea de la imagen tanto en el centro del detector como en sus bordes.
El diseño es una cámara tipo Schmidt (ver figura 1), compuesto de un espejo primario esférico y un diafragma colocado en el centro de curvatura del mismo. Dada la simetría, este diseño es típicamente usado como un instrumento de recopilación de datos para programas de investigación en los cuales se observa un campo de visión grande en el cielo.
Figura 1
Este tipo de diseño es idóneo para el proyecto Cóndor, ya que cuenta con pocos elementos de construcción, lo cual hará mas fácil su montaje. Otra fuerte razón es que el Laboratorio de Pruebas Ópticas de la BUAP tiene amplio conocimiento de este arreglo, pues en el año 2000 uno de los autores (Alberto Cordero Dávila) lo propuso como solución y fue instalado para corregir aberraciones de las imágenes obtenidas en los telescopios de detección de fluorescencia del Observatorio Pierre Auger de rayos cósmicos en Malargüe, Argentina.
Como parte de la tesis de licenciatura de Edgar Martínez Pascual, se obtuvo el diseño mostrado en la Figura 1. Como puede notarse, se añadió un espejo secundario para reflejar la luz hacia una de las paredes de la cámara y salvaguardar las condiciones del detector (que actúa como retina de la cámara). En la Figura 2 se muestra el prototipo construido al que después de aplicarle pruebas ópticas quedó demostrada la calidad del diseño.
Figura 2
Para la construcción de la cámara que se instalará en el satélite deberán usarse materiales especiales que resistan los cambios de temperatura (que en este caso tiene una variación del orden de 100ºC), ausencia de presión atmosférica y radiación, que se presentan en el espacio.
Actualmente se están estudiando las mejores opciones para los materiales especializados que resisten las condiciones anteriores y así pasar a construir la cámara que se instalará en el satélite Cóndor.
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