Search

Ienai Space's applied research in nanosatellite space propulsion, pioneer in the aerospace industry

L’empresa IENAI SPACE en col·laboració amb la Universitat Autònoma de Barcelona i l'Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC) desenvolupa el primer sistema de propulsió basat en electrospray per a nanosatèl·lits a Europa | Aquesta innovació no només millora la mobilitat dels nanosatèl·lits, sinó que també aborda desafiaments com la brossa espacial, augmentant així la sostenibilitat de les futures missions | El projecte ha assolit fites significatives, incloent-hi la col·laboració amb l'Agència Espacial Europea, destacant-se com a tecnologia clau en la nova era de l'exploració espacial.

L’empresa Ienai Space és pionera en la indústria aeroespacial en aconseguir el llançament exitós del primer sistema de propulsió basat en electrospray per a nanosatèl·lits, establint un nou estàndard per a la propulsió espacial europea.

Des del naixement de l’era espacial, al voltant dels anys cinquanta, s’han llençat milers de satèl·lits a l’atmosfera de la terra. Actualment, hi ha al voltant de 8.000 satèl·lits en òrbita, i es calcula que cada any es llancen una mitjana de 2000 satèl·lits. El cert és que l’augment del nombre de satèl·lits en òrbita genera importants reptes com la interferència amb l’astronomia, problemes ambientals com els residus espacials i la contaminació lumínica del cel, però és inqüestionable l’ampli ventall de possibilitats per al progrés científic i tecnològic.

Els satèl·lits juguen un paper fonamental en la nostra vida diària, encara que sovint passin desapercebuts: des de les comunicacions globals fins a la vigilància del clima i la gestió d’emergències, com ara incendis, aquests aparells són essencials. En aquest sentit, l’ús de xarxes de nanosatèl·lits ha resultat ser un gran avenç per al sector. A diferència d’un únic satèl·lit de grans dimensions, els nanosatèl·lits poden cobrir àrees més àmplies de manera més eficaç. Això és particularment rellevant, per exemple, en situacions d’emergència, com ara durant les temporades d’huracans, on la capacitat d’aquests aparells de canviar ràpidament de posició pot ser vital per proporcionar informació actualitzada.

Aquesta enorme quantitat de satèl·lits són enviats a l’espai per a realitzar funcions específiques en òrbites predeterminades. En aquest context, un dels reptes més significatius en aquesta operació és l’efecte de la microgravetat terrestre i altres forces que poden alterar la seva trajectòria i posició en l’òrbita. Aquest problema s’agreuja amb l’increment en el nombre de satèl·lits llançats que hem comentat abans, augmentant el risc de col·lisions entre ells.

“Malauradament, la societat encara no és conscient de tot el treball, recerca i innovació que hi ha al respecte, ja que els satèl·lits són els responsables de les xarxes de comunicació que utilitzem diàriament, la transmissió d’informació meteorològica, control de mercaderies, control d’incendis o territoris, etc.”.

Raúl i personal de sala parlant sobre com va avançant el dispositiu.

Raúl Ramos, físic amb un màster en nanociència i nanotecnologies avançades, és el doctorand industrial que lidera aquest projecte de recerca estratègica. La seva tasca principal dins del projecte de doctorat industrial és desenvolupar i perfeccionar la nanofabricació dels components clau per al motor d’electrospray. El treball de Ramos se centra en els Sistemes Microelectromecànics (MEMS), components microscòpics que són essencials per a la funcionalitat d’aquests nous motors espacials. Així doncs, la recerca en electrosprays i la fabricació de sistemes microelectromecànics (MEMS) convergeixen en aquest projecte, marcant un punt d’inflexió en la recerca en aquest camp.

Anem per parts. En primer lloc, la tecnologia electrospray (una tècnica ja existent per produir ions, utilizada en mètodes d’anàlisi d’elements químics) es utilitzada per moure els satèl·lits, i es tracta d’una innovació pionera que funciona amb un tipus especial de líquid anomenat líquid iònic, que serveix com a combustible. Aquest sistema fa servir líquids iònics com a combustible, i a través de l’aplicació d’un alt voltatge, genera un camp elèctric que permet l’emissió de partícules carregades. Aquestes partícules són les responsables de l’impuls necessari per a la propulsió del satèl·lit. El més interessant d’aquesta tecnologia, segons explica Ramos, és que es pot ajustar de maneres diferents per adaptar-se millor a cada missió espacial concreta, fent-la molt versàtil: “cada client pot escollir en quin rang de paràmetres vol que funcioni el producte per adequar-se als seus satèl·lits i les necessitats de la seva missió”.

Per altra banda, els MEMS combinen la microelectrònica amb la mecànica en una escala molt petita, microscòpica i nanoscòpica. Un exemple per poder entendre la tecnologia de MEMS és quelcom que passa desapercebut per a la majoria d’usuaris de telèfons intel·ligents: el sensor que fa que la pantalla canviï d’orientació de vertical a horitzontal quan es gira el telèfon. Aquest sensor és un petit dispositiu dins del telèfon que pot detectar canvis en la posició i el moviment.

Oblia de silici amb els dispositius fabricats

La clau dels MEMS és la seva mida reduïda, que permet col·locar-los en espais molt petits, i la seva capacitat per realitzar una àmplia varietat de funcions que només es poden realitzar amb aquesta tecnología. Cal destacar que aquesta notable innovació no està exempta de reptes, ja que les estructures que formen part del sistema de propulsió ATHENA són molt més petites que el gruix d’un cabell humà, fent necessari un entorn de fabricació extremadament controlat: “per aquest motiu hem de treballar en una sala blanca, on el nombre de partícules, temperatura i humitat estan controlats i t’has de vestir amb equip especial per no contaminar cap etapa del procés”, comenta Ramos.

El resultat d’aquesta recerca té un impacte significatiu més enllà del camp científic. Les empreses dedicades al llançament de satèl·lits poden aprofitar aquesta tecnologia per prolongar la vida útil dels seus satèl·lits i per fer-los maniobrar eficaçment en l’espai, millorant així la seva eficiència i reduint la possibilitat de col·lisions. A més, la tecnologia ATHENA pot ajudar a mitigar el problema creixent de la brossa espacial, un tema que afecta la seguretat i la sostenibilitat de les futures missions espacials.

La prova de l’impacte de la tecnologia derivada d’aquest projecte són els èxits que destaca el mateix Ramos: la posada en òrbita del primer sistema de propulsió espanyol i el primer sistema de propulsió electrospray europeu l’octubre de 2022, així com la col·laboració exitosa amb l’European Space Agency (ESA) a principis de 2023.

En conclusió, la tecnologia ATHENA d’Ienai Space està en camí de convertir-se en un component clau en la nova era de l’exploració espacial, amb el potencial de canviar radicalment com entenem i gestionem la mobilitat en l’espai. Amb aquesta tecnologia avançada, les possibilitats són tan vastes com l’infinit espai que ens espera explorar.