Un cansat consiste en una plataforma que simula un sistema espacial; en este caso, es un picosat\u00e9lite que cabe en una lata de refresco.<\/p>\n
Estos simuladores de sat\u00e9lite no son puestos en \u00f3rbita, pero pueden lanzarse a diferentes alturas mediante un cohete, globo sonda, aeromodelo o multirrotor de control remoto. Durante su descenso, deben transmitir informaci\u00f3n por telemetr\u00eda hacia una estaci\u00f3n terrena conectada a una computadora port\u00e1til.<\/p>\n
Los dise\u00f1os y configuraciones de un cansat son muy variados, debido a que dependen del tipo de misi\u00f3n que se realizar\u00e1. Una misi\u00f3n puede consistir \u00fanicamente en transmitir datos, efectuar retornos controlados o probar peque\u00f1os mecanismos de despliegue. En la figura 1 se muestran los componentes principales que constituyen los subsistemas de un cansat: de arriba abajo y de izquierda a derecha: a) subsistema de computadora, b) subsistema de comunicaci\u00f3n, c) subsistema de la misi\u00f3n y d) subsistema de potencia con microc\u00e1mara.<\/p>\n
![\"\"](\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2017\/02\/fig_1_configuracion_basica_cansat.jpg\")
Figura 1. Configuraci\u00f3n b\u00e1sica de los cuatro subsistemas de un cansat (elaboraci\u00f3n
de los autores).<\/p><\/div>\n
A continuaci\u00f3n se describe cada uno de los subsistemas anteriores: a) Subsistema de la computadora, compuesto por microcontrolador Arduino Promini 328 y un chip Atmega328 a 8 MHz. b) Subsistema de comunicaci\u00f3n, con antena XBee y protocolo de comunicaciones Zigbee (IEEE 802.15.4) y GPS (Global Position System, por sus siglas en ingl\u00e9s) modelo GP635T. c) Subsistema de la misi\u00f3n, con sensor de temperatura y humedad DHT11, aceler\u00f3metro ADXL345, giroscopio L3G4200D, comp\u00e1s HMC5883L y bar\u00f3metro BMP085. d) Subsistema de potencia, con bater\u00eda de pol\u00edmero de litio de 3.7 V a 1.2 mAh y microc\u00e1mara 808 Car Key, para video-fotograf\u00eda, con resoluci\u00f3n de 720×480, y cuenta con su propia bater\u00eda. Cada uno de\u00a0los subsistemas est\u00e1 conectado entre s\u00ed para formar el sistema completo (figura 2). En la figura 3 se observa el ensamble, listo para ser introducido en una lata de refresco. Por conveniencia el lenguaje de programaci\u00f3n utilizado en la configuraci\u00f3n de todo el sistema fue Arduino v1.6.6.<\/p>\n
![\"\"](\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2017\/02\/fig_2_diagrama_esquematico_conexiones.jpg\")
Figura 2. Diagrama esquem\u00e1tico de conexiones para el sistema completo
(cortes\u00eda del ECITEC-UABC).<\/p><\/div>\n
Es importante considerar que el mecanismo de descenso es un elemento adicional, externo al sistema integrado. El paraca\u00eddas de la figura 4 est\u00e1 sujeto en los orificios que se hicieron en la parte superior de la lata.<\/p>\n
![\"\"](\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2017\/02\/fig_3_ensamble_completo_cansat.jpg\")
Figura 3. Ensamble completo de un cansat (elaboraci\u00f3n de los autores).<\/p><\/div>\n
<\/p>\n
![\"\"](\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2017\/02\/fig_4_paracaidas.jpg\")
4. Paraca\u00eddas sujetado en la lata de refresco (elaboraci\u00f3n del autor).<\/p><\/div>\n
Con este modelo de paraca\u00eddas se realiz\u00f3 un an\u00e1lisis b\u00e1sico de su funcionamiento. Para ello se consideraron las condiciones ambientales en el interior del edificio de la Facultad de Ciencias F\u00edsico Matem\u00e1ticas (FCFM). La densidad del aire, \u03c1 = 1.1647, fue estimada tomando en cuenta una temperatura de 29\u00b0C, con una presi\u00f3n de 1019 hPa, humedad relativa 58% y un punto de roc\u00edo de 19.91\u00b0C. Al desplegarse el paraca\u00eddas, la masa total\u00a0del cansat, m = 114 g, estar\u00e1 sometida a la acci\u00f3n de su peso y a una fuerza de rozamiento k proporcional al cuadrado de la velocidad. Para este caso particular, k = 1.94. Bajo estas condiciones, la fuerza de resistencia o de arrastre D produjo una velocidad vertical de descenso ve<\/sub> ~ 1.2 m\/s, de acuerdo a las siguientes ecuaciones<\/p>\n donde:<\/p>\n <\/p>\n es el coeficiente de arrastre: A es\u00a0el \u00e1rea transversal del objeto; v es la velocidad; Wt<\/sub> es el\u00a0peso total y So<\/sub> es la superficie del paraca\u00eddas. Mientras\u00a0que, para determinar la velocidad en cada instante a partir\u00a0del despliegue, empleamos<\/p>\n donde: t es el instante de tiempo y g es la gravedad.<\/p>\n Para confirmar la entera funcionalidad del dispositivo, se realizaron dos lanzamientos, hacia el interior de la FCFM, desde una altura de 12 m, como se muestra en la figura 5. Un tercer lanzamiento fue hecho desde la azotea de un edificio contiguo hacia el exterior y desde una altura de 15 metros, como se muestra en la figura 6.<\/p>\n Figura 5. Lanzamiento hacia el interior de la FCFM (elaboraci\u00f3n del autor).<\/p><\/div>\n <\/p>\n Figura 6. Lanzamiento hacia el exterior de la FCFM (elaboraci\u00f3n del autor).<\/p><\/div>\n RESULTADOS<\/strong><\/p>\n Los tres lanzamientos fueron consecutivos y sin desactivar el subsistema de potencia, esto con el fin de recabar toda la informaci\u00f3n de los sensores de forma continua, por lo que la misi\u00f3n completa tuvo una duraci\u00f3n aproximada de 180 segundos, contando desde la preparaci\u00f3n en el laboratorio hasta el \u00faltimo punto de aterrizaje. Por conveniencia, cada lanzamiento fue hecho manualmente por uno de los participantes, mientras que el resto de ellos permaneci\u00f3 junto a la estaci\u00f3n terrena, para la recepci\u00f3n y recuperaci\u00f3n del cansat. Los resultados obtenidos se muestran en la figura 7 y en las gr\u00e1ficas de la figura 8. En la figura 7 se muestra una fotograf\u00eda tomada con la microc\u00e1mara durante el descenso en el tercer lanzamiento. Se puede apreciar parte de una pista deportiva y el cerro del Topo Chico en el horizonte. En la gr\u00e1fica, que representa la altura, se observan tres acontecimientos, correspondientes a cada lanzamiento; los primeros 45 segundos fueron empleados para trasladar el dispositivo desde el laboratorio, que se encuentra en el primer piso del edificio, hasta el punto de lanzamiento en la azotea, ubicado a 12 m de altura (indicada en metros sobre el nivel del mar). El tiempo de vuelo en el primer evento fue, aproximadamente, de diez segundos hasta el punto de aterrizaje; caso muy similar para el segundo evento. Mientras que para el tercero, el tiempo fue m\u00e1s prolongado (alrededor de dos minutos), debido al traslado a un edificio contiguo con 15 m de altura. La duraci\u00f3n del vuelo en este \u00faltimo fue de 13 segundos, aproximadamente.<\/p>\n Figura 7. Fotograf\u00eda tomada durante el descenso en el tercer lanzamiento <\/p>\n Figura 8. Resultados obtenidos durante toda la misi\u00f3n. De arriba abajo: altura\u00a0(sobre nivel del mar), temperatura, humedad y presi\u00f3n (elaboraci\u00f3n de los autores).<\/p><\/div>\n En la gr\u00e1fica de temperatura se observa un peque\u00f1o cambio trascurrido el primer minuto. Esta diferencia de \u20138\u00b0C se debe al cambio del ambiente al que estaba sometido el dispositivo entre las condiciones controladas del laboratorio y la temperatura exterior, por lo cual se consider\u00f3 como constante. En contraste, en la humedad relativa se observa una disminuci\u00f3n de \u20135%, causada por las mismas condiciones ambientales. El cambio de presi\u00f3n registrado en el interior y exterior del laboratorio fue de apenas \u201375 Pa en promedio, por lo que result\u00f3 ser poco significativo.<\/p>\n CONCLUSIONES<\/strong><\/p>\n Los programas de capacitaci\u00f3n y entrenamiento para construir picosat\u00e9lites educativos cansat se est\u00e1n incrementando cada a\u00f1o en nuestro pa\u00eds. Es evidente que la aceptaci\u00f3n por parte de la comunidad acad\u00e9mica en ciencias e ingenier\u00eda contribuye en gran medida a poner en pr\u00e1ctica esta actividad multidisciplinaria para los estudiantes universitarios.<\/p>\n La importancia de estos dispositivos es que constituyen el primer paso hacia la exploraci\u00f3n de la tecnolog\u00eda espacial a un costo muy reducido, comparado con cualquier proyecto que est\u00e9 destinado hacia el espacio. Un cansat proporciona los conocimientos b\u00e1sicos y los principios de operaci\u00f3n esenciales de una misi\u00f3n espacial. Adem\u00e1s, puede ser dise\u00f1ado y construido, utilizando una variedad de componentes electr\u00f3nicos comerciales.<\/p>\n En la actualidad, varias instituciones mexicanas cuentan con profesores calificados para realizar dise\u00f1os y cursos de capacitaci\u00f3n en este tema. Hay siete profesores\u00a0que han obtenido una certificaci\u00f3n internacional (CLTP7, 2015), reconocida por el Consorcio de Universidades para la Ingenier\u00eda del Espacio (University Space Engineering Consortium) (UNISEC, 2015). Tres de estos profesores han formado el cap\u00edtulo UNISECM\u00e9xico (2016), el cual se ha establecido para crear una red nacional e internacional de colaboraci\u00f3n entre estudiantes y profesores en actividades acad\u00e9micas y proyectos educativos que est\u00e9n relacionados con el espacio.<\/p>\n AGRADECIMIENTOS<\/strong><\/p>\n Este trabajo fue financiado, en parte, por Promep (proyecto: DSA\/103.5\/14\/10812) y por la Agencia Espacial Mexicana (proyecto: Conacyt-AEM-2014-01- 248438). Los autores agradecen al M.C. Leopoldo Pineda, por facilitar el laboratorio de f\u00edsica moderna.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n * Universidad Aut\u00f3noma de Nuevo Le\u00f3n.<\/p>\n ** Universidad APEC.<\/p>\n *** Universidad Aut\u00f3noma de Baja California.<\/p>\n Contacto: angel.colin@fcfm.uanl.mx<\/p>\n <\/p>\n REFERENCIAS<\/strong><\/p>\n AEM. (s.d.). L\u00edderes cansat M\u00e9xico. Consultado el 7 de julio de 2016. http:\/\/www.educacionespacial.aem.gob.mx\/mapa_ Cansat.html<\/p>\n AEM. (2016). Consultado el 11 de julio de 2016. http:\/\/ www.educacionespacial.aem.gob.mx\/<\/p>\n ARLISS. (2016). Consultado el 7 de octubre de 2016 http:\/\/ www.arliss.org\/<\/p>\n CLTP7. (2015). The 7th CanSat Leader Training Program. Consultado el 13 de julio de 2016 http:\/\/cltp.info\/<\/p>\n ESA. (2016). Cansat. Consultada el 7 de julio de 2016. http:\/ \/www.esa.int\/Education\/CanSat<\/p>\n NASA. (2014). Small Spacecraft Technology State of the Art. National Aeronautics and Space Administration, California. Technical TP-2014-216648. Consultada el 7 de julio de 2016. http:\/\/www.nasa.gov\/sites\/default\/files\/atoms\/ files\/small_spacecraft_technology_state_of_the_ art_2015_tagged.pdf<\/p>\n S\u00e1nchez C., \u00c1.E. et al. (2016). Picosat\u00e9lites educativos cansat: Primer Concurso Nacional en M\u00e9xico, Celerinet, a\u00f1o 4, vol. VII, pp. 20-28.<\/p>\n Twiggs R. (1998). University Space System Symposium (USSS), Hawaii, USA.<\/p>\n UNAM. (2013). Misiones cansat 2013. Consultado el 7 de julio de 2016. http:\/\/rue.unam.mx\/Eventos\/Realizados\/ CANSAT\/Misiones%20Cansat2013.pdf<\/p>\n UNISEC. (2015). The Fourth UNISEC-Global Meeting. Consultado el 13 de julio de 2016. http:\/\/www.unisecglobal.org\/<\/p>\n UNISEC-Mexico. (2016). Members UNISEC Mexico. Consultado el 7 de octubre de 2016 http:\/\/www.unisec.mx\/ #ourteam<\/p>\n Universidad de Guadalajara. (2015). Invitaci\u00f3n a participar en el Concurso CanSat CUCEI. 2015 Consultado el 11 de julio de 2016 https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=G9BBp Ru1los<\/p>\n Walker, R. et al. (2010). ESA hands-on space education project activities for university students: Attracting and training the next generation of space engineers. IEEE EDUCON Conference, Madrid. Consultado el 19 de noviembre de 2015 http:\/\/ieeexplore.ieee.org\/stamp\/stamp.jsp?tp= &arnumber=5492406&isnumber=54923361<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" \u00c1NGEL COL\u00cdN*, B\u00c1RBARA BERM\u00daDEZ REYES*, GORKI ENCARNACI\u00d3N MORROBEL**, GERARDO LIRA IBARRA*, DAR\u00cdO Z\u00da\u00d1IGA ROSALES*, LUIS \u00c1VALOS DE LA CRUZ*, MARCELO VILLARREAL M\u00c9NDEZ*, JOCELYN MENDOZA MART\u00cdNEZ*** Y BRENDA \u00c1LVAREZ ARCE*** CIENCIA UANL \/ A\u00d1O 19, No. 81, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2016 Los cansat son conocidos en casi todo el mundo. 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