Programa CubeCat (³Cat)
Una saga de nanosatélites tipo CubeSat dedicados a diversas aplicaciones en el campo de la Observación de la Tierra
Los CubeCats son una serie de nanosatélites desarrollados en el NanoSat Lab de la Universitat Politècnica de Catalunya que han participado en varias misiones, como la FSSCat (Federated Satellite Systems/³Cat-5), que contribuye all programa Copernicus de la UE proporcionando datos para los servicios terrestres y marinos.
Los CubeCats (³Cat) son nanosatélites tipo CubeSat, dispositivos pequeños (combinaciones de cubos de unos 10 centímetros de lado), de entre uno y diez kilogramos y que, gracias al uso de componentes comerciales estandarizados, pueden ser desarrollados por grupos de estudiantes universitarios e investigadores.
³Cat-1 fue el primer satélite desarrollado en Catalunya y el primero de una serie de misiones de nanosatélites diseñadas y desarrolladas en el NanoSat Lab de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC). Fue lanzado utilizando un cohete PSLV indio en 2018 después de tres intentos fallidos (con un cohete Dnepr y dos Falcon 9). ³Cat-2 fue el segundo satélite, pero el primero que se lanzó, en 2016, utilizando un cohete LMD-2 chino. Era el tercer CubeSat 6U del mundo y llevaba una novedosa carga útil GNSS-R (Sistema Global de Navegación por Satélite - Reflectometría).
Basándose en la experiencia adquirida con el ³Cat-1 y el ³Cat-2, el NanoSat Lab de la UPC ha diseñado el ³Cat-4 con una sola unidad (1U) para demostrar la idoneidad de este tipo de plataforma aún más pequeña para realizar aplicaciones de Observación de la Tierra con instrumentos pasivos. El ³Cat-4 tiene también un instrumento GNSS-R, pero cuenta con una novedosa antena helicoidal desplegable. Será lanzado en el vuelo inaugural del Ariane 6 dentro del programa Fly your satellite! de la Academia de la ESA.
El NanoSat Lab de la UPC ha iniciado los desarrollos iniciales de un nuevo concepto de misión, ³Cat-8, que incluye demostradores tecnológicos innovadores (motor iónico de electrospray, desplegador de PocketQubes, antena desplegable Fresnel Zone Plate -FZP-) con dos experimentos científicos para obtener imágenes multiespectrales de la aurora, y medir el centelleo ionosférico. Estos PocketQubes (PoCat-1 y PoCat-2) han sido financiados por las subvenciones del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) para desarrollar un kit Open PocketQube y los materiales educativos asociados, que se pondrán a disposición del público.
Misión FSSCat
La FSSCat, Federated Satellite Systems/³Cat-5, fue la primera misión basada en CubeSats, que contribuye al programa Copernicus de la UE proporcionando datos para los servicios terrestres y marinos. Se desarrolló en el NanoSat Lab de la UPC y consistió en dos CubeSats 6U (³Cat-5/A y ³Cat-5/B) volando juntos para monitorizar el hielo polar y medir la humedad del suelo.
Entre la tecnología de última generación empleada en FSSCat se encuentra el FMPL-2, un sensor que combina un Reflectómetro GNSS y un Radiómetro de Microondas desarrollado por la UPC, y HyperScout-2, una cámara hiperespectral desarrollada por Cosine (Países Bajos) que opera en el espectro visible, infrarrojo cercano y térmico. HyperScout-2 también fue mejorada con la tarjeta PhiSat-1, el primer experimento de inteligencia artificial a bordo de un satélite para la detección de nubes. Los dos satélites también llevan a bordo un sistema de comunicación entre satélites, que utiliza frecuencias en las gamas UHF y óptica, desarrollado por la UPC y Golbriak, respectivamente. La misión ganó el Sentinel Small Satellite (S^3) Challenge Award de la ESA y fue galardonada como ganadora absoluta de la competición Copernicus Masters en 2017.
Lanzada al espacio el 3 de septiembre de 2020, los objetivos principales de la misión eran la generación de mapas de humedad del suelo y de extensión y espesor del hielo marino de resolución gruesa utilizando radiometría de microondas de banda L y reflectometría GNSS, mapas de humedad del suelo de resolución mejorada aplicando técnicas de reducción de escala de píxeles, y el ensayo de técnicas para futuras federaciones de satélites.
El análisis de datos de la misión FSSCat se llevó a cabo durante 2021 y, además de obtener la humedad del suelo y el hielo polar, permitió obtener la salinidad de la superficie del mar sobre los océanos Ártico y Antártico. Esto no estaba contemplado inicialmente en los objetivos de la misión debido a su elevada dificultad.
CONTRIBUCIÓN DEL IEEC
El IEEC financió el lanzamiento del ³Cat-1. En el caso de ³Cat-2, el nanosatélite incluía un demostrador en órbita (IOD) de un magnetómetro de muy bajo ruido. El IOD fue desarrollado por el IEEC y se incluirá en la futura misión LISA de la ESA. El IEEC también ha participado en la financiación, junto con la ESA, del ³Cat-4.
El IEEC contribuye a la misión ³Cat-8 con el desarrollo de una carga útil que incluye: la cámara multiespectral para el análisis de la aurora, la unidad de control del instrumento de la cámara y el módulo de comunicaciones basado en una Radio Definida por Software (SDR). Esta carga útil está basada en la plataforma C3SatP, desarrollada por el IEEC, y que actualmente vuela como IOD en la misión GENEO (Menut), lanzada en el marco de la Estrategia NewSpace de Catalunya. Además, el IEEC apoya el lanzamiento del ³Cat-8 financiando el Desplegador Orbital para Polipicosatélites (P-POD) que se integrará en el proveedor del lanzador diseñado.
En cuanto a FSSCat, algunas de las técnicas innovadoras que viajan a bordo, como la desagregación de píxeles mediante la fusión de datos del visible y del infrarrojo cercano con datos del radiómetro de microondas, han sido desarrolladas por la UPC, por el Instituto de Ciencias del Mar del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), con el apoyo del IEEC en el marco del proyecto Soil Moisture Ocean Salinity (SMOS), y por DEIMOS Engenharia.