Asteroides y el tiempo

Técnica para conocer el interior de un asteroide

Ricardo Granados/ Mario M. Arreola Santander

Fecha: 2019-06-03


 

Desde pequeño sentí una atracción por la ciencia en general, y con una cierta inclinación a tres temas principales: los dinosaurios, los robots y el espacio. Estos eran, y son aún, mis temas favoritos. Devoraba todo material acerca de los dinosaurios que llegaba a mis manos y visitaba todas y cada una de las exposiciones que había en los museos. Aún recuerdo la primera vez que mi padre llevó la serie de COSMOS de Carl Sagan en VHS, ese fue el momento en que me enamoré del universo. También me encantaba desarmar todo electrodoméstico que se descomponía para después no poderlo regresar a su estado inicial, siempre sobraban tornillos. Todas estas actividades iban entremezcladas con salir a jugar a la calle con los vecinos y sesiones de videojuegos. Tengo que agradecer a mis padres por haberme dado la oportunidad y el privilegio de contar con todos estos recursos a mi alcance.

 

Así como muchos días me fui a dormir pensando en jugar, de repente un día me levanté para tomar la decisión de elegir una carrera profesional. Fue una decisión difícil para mí, no sabía si paleontología, astronomía o ingeniería, pero al final decidí optar por la ingeniería eléctrica y electrónica en la UNAM. ¿Cómo fue que decidí esto? Pues en parte fue presión social para pensar en mi futuro y elegir un camino que me permitiera encontrar un buen trabajo. Me decían que las carreras en paleontología y física pueden ser más complicadas al momento de buscar un empleo. Así que decidí entrar a ingeniería electrónica donde podría tener contacto con los robots, siendo uno de los temas que me interesaban y que quizá podría mejorar la probabilidad de encontrar un buen trabajo.

 

Mi idea original era llegar a la robótica, pero durante el largo camino de 5 años de estudios universitarios, la ingeniería en audio me atrajo y tomé este nuevo rumbo dedicándole atención. Después de cierto tiempo en el ambiente me di cuenta que lo mío no estaba ahí, así que retomé el camino original e inicié una maestría en la UNAM en instrumentación astronómica. Ahí tuve mi primer encuentro real y directo con el espacio, y que mejor, en conjunción con la ingeniería electrónica. Trabajé en un instrumento para los telescopios del Observatorio Astronómico Nacional, en la sierra de San Pedro Mártir, Baja California donde hice pruebas, así como en el Observatorio de Tonanzintla, Puebla. De esta manera, la automatización de un instrumento me llevó a adquirir más conocimientos sobre astronomía. Durante esta etapa de estudios de maestría dediqué tiempo a la Sociedad Astronómica de México, una organización de la sociedad civil de voluntarios. Lo que amplió mi conocimiento y participación en la divulgación de las ciencias del Universo. También participé en un proyecto de iniciación en la tecnología espacial llamado CanSat, éste, se puede considerar como la recreación de un sistema autónomo que representa una sonda espacial que desciende en algún cuerpo diferente a la Tierra. La idea es crear un sistema de telecomunicación autónomo que realice diversas tareas sin necesidad de comunicación con la base en Tierra. También simula la entrega de una carga delicada que en nuestro caso era un huevo, el cual después de ser elevado más de 500 metros por un pequeño cohete de combustible sólido, se desprende y debe descender de manera controlada protegiendo al “huevonauta” pasajero (la carga). Durante el descenso el CanSat debe enviar en tiempo real las mediciones de diferentes parámetros y realizar distintas operaciones, de acuerdo a su misión pre definida, tales como: como desplegar un paracaídas, provocar la separación de diferentes partes del sistema, entre otras posibles. Todos los datos enviados por el dispositivo son recibidos en tierra y desplegados en tiempo real en un monitor. Este es un proyecto de nivel universitario e incluso maestría que permite tener contacto con todo lo que requiere una misión espacial. Como su nombre lo indica, un CanSat es del tamaño de una lata de refresco, lo que significa que es muy pequeño, así que ayuda a tener idea de las limitantes que tienen las verdaderas misiones espaciales ya que entre más grande y más pesado que sea el objeto a poner fuera de la atmósfera de la Tierra, más costoso será el desarrollo.  Gracias a este proyecto pude participar en un concurso en los EEUU y también colaborar activamente con la UNAM para crear el primer concurso universitario de satélites educativos “CanSat”.

 

Cursaba la maestría, cuando un buen amigo que hice durante la licenciatura se fue a Francia a realizar su maestría. En una conversación me comentó que uno de sus profesores trabajaba en un proyecto espacial. Me sorprendí al descubrir que su profesor formaba parte del equipo de diseño de uno de los instrumentos a bordo de la misión espacial Rosetta, de la Agencia Espacial Europea (ESA). El instrumento en el que participaron era CONSERT, un radar bi-estático que realizaría la tomografía del cometa 67P/Chury. La misión Rosetta fue lanzada en 2004 pero no fue sino hasta 10 años después que llegó a su objetivo. Por lo que, para 2014 la tecnología presente en el instrumento podía ser considerada casi obsoleta. Por lo cual, el equipo de CONSERT decidió proponer la realización de una segunda versión del mismo instrumento, ahora utilizando “nuevas tecnologías” así entre comillas, ya que en muchas misiones espaciales los componentes usados por lo general no son de lo más avanzado, que se conoce como el estado del arte en el campo, si no versiones bastante robustas y muy probadas para ser duraderas en el ambiente tan adverso que presenta el espacio.

 

Decidí ponerme en contacto con el profesor de mi amigo vía correo electrónico y lo consulté para definir un tema para realizar una investigación que tuviera el nivel de un doctorado. En seguida solicité el apoyo de CONACYT para realizarlo en Francia, en la Universidad de Grenoble, en los Alpes. Después de unos meses de espera, mi apoyo económico fue aprobado por CONACYT y estaba listo para partir a Europa.

 

¿Qué tema fue el elegido? Para responder esto primero tengo que explicar un poco sobre el proyecto mismo. Un radar biestático para tomografía de asteroides. Dividamos este título y veamos cada una de sus partes. Un radar es un sistema que nos permite, mediante la emisión de ondas electromagnéticas, realizar diversas mediciones. Un ejemplo básico es el radar empleado en aeropuertos para detectar aviones que se aproximan. Ahora, los radares pueden ser de diferentes tipos, pero específicamente el biestático es un radar con dos sistemas electrónicos completamente separados, donde el transmisor y el receptor están separados por una distancia, comparable al rango del destino al receptor, que trasmiten señales de uno a otro y éstos tienen una posición fija durante las transmisiones. Tomografía de asteroides se refiere al estudio de la estructura interna de los cuerpos espaciales llamados asteroides. Y cuando hablamos de un radar biestático para tomografía de asteroides nos referimos a un radar que se compone de dos elementos separados que utilizan ondas electromagnéticas para investigar y estudiar el interior de un asteroide.

 

 

 

 

Esto se logra al enviar una señal de uno de los sistemas electrónicos al otro, a través del asteroide. Al analizar el tiempo que tarda la señal en realizar este viaje del transmisor al receptor y analizar la estructura de la señal recibida podemos conocer un poco sobre las propiedades internas del asteroide.

 

Supongo que la pregunta que ahora tienen es por qué estudiamos los asteroides y en específico, qué hay de interesante en el interior de una roca que “flota” en el espacio. Los asteroides se consideran objetos que han sufrido muy pequeños cambios desde su formación, esto quiere decir que un asteroide posee las mismas características que cuando se formó el sistema Solar. Lo que significa que al estudiar estos cuerpos podemos en realidad estudiar la formación del sistema solar, lo que nos dará mayor información sobre la formación de la Tierra y mayor entendimiento sobre nuestra propia historia.

 

Mi parte del trabajo en este magnífico proyecto es un poco menos emocionante en lo práctico, pero es una parte fundamental para que el instrumento funcione correctamente. Como mencionaba, el radar cuenta con dos sistemas electrónicos separados (emisor y receptor), en donde una de las tareas principales es medir el tiempo que tarda la señal en atravesar el asteroide, así que esa medición debe ser de manera muy precisa. Cada sistema electrónico cuenta con su propio reloj, pero ¿Cómo podemos asegurar que ambos relojes midan el tiempo a la misma velocidad y estén sincronizados? En la Tierra este problema muchas veces no lo tomamos en cuenta. Nuestro ordenador o celular utiliza pequeños relojes digitales para hacer operar las comunicaciones y los procesadores. Sin embargo, contamos con el servicio GPS que provee una forma de sincronizar el tiempo en nuestros dispositivos de manera muy precisa, o cuando el ordenador se conecta a internet este reajusta su reloj con alguno que sea mucho más preciso. En la vida cotidiana un error de un segundo no es problema. Llegar un segundo antes o después de la hora a una junta no representa un problema, pero cuando se requiere medir una onda electromagnética que se propaga a la velocidad de la luz, esta sincronización es crucial. Lamentablemente en el entorno del asteroide no contamos con una señal de GPS para sincronizar nuestros propios relojes y mi trabajo es precisamente ese, estudiar los relojes empleados y buscar la manera de mantenerlos sincronizados. En todo caso, compensar estos errores en el procesamiento de los datos recibidos en Tierra. Así que mi trabajo de tesis se enfocó en el entendimiento de la generación de las señales de reloj. Entender cómo los osciladores van a variar la frecuencia que generan debido a cambios de temperatura, y/o cambios a través del tiempo. De esta manera proponer y mejorar el diseño electrónico del instrumento actual, y también la creación de métodos de compensación de estos errores en la Tierra. Así que, en parte, el trabajo fue el modelado teórico en tiempo del sistema, la propuesta de mejoras en el diseño electrónico y en la operación del instrumento y la creación de métodos para la compensación de estos errores durante el procesamiento posterior.

 

Personalmente, realizar el doctorado ha sido una experiencia única. Tengo que confesar que ha habido malos momentos, pero también muchos momentos buenos. Llegar a Francia sin conocer el idioma es difícil a nivel personal, no poder hablar con la gente que te rodea de manera casual es desalentador, pero saber que me voy del país hablando el idioma de manera suficiente, es maravilloso. Definitivamente el doctorado es un paso importante y requiere de mucha dedicación, si realmente te interesa hacer un doctorado te recomiendo antes que nada encontrar un área que de verdad te apasione. No aceptes cualquier posición en algo que en realidad no amas. Durante mis estudios de doctorado vi renunciar a varias personas simplemente porque llegaron por la razón y al área equivocada. El doctorado puede ser estresante, decepcionante, a veces sentir que enloqueces. Entonces debes tomar en cuenta que no está mal solicitar ayuda. Pero una vez que el final se acerca y casi llegas a la meta, el sentimiento de alivio y de logro es increíble.

 

Próximamente espero estar en México compartiendo lo aprendido sobre las misiones espaciales en universidades y sobre todo estar en contacto con los integrantes del ámbito espacial mexicano.

 

Ricardo GRANADOS ALFARO: Nació en la ciudad de México, un 26 de mayo en el año de 1986. Tuvo una infancia privilegiada, por contar con educación, diversión y deportes. Estudió ingeniería eléctrica electrónica en la UNAM, donde también realizó estudios de Maestría en Instrumentación astronómica. Actualmente está en lo que espera sean los últimos meses de sus estudios doctorales. Su proyecto de investigación está relacionado con sincronización de relojes. Confiesa que le gusta tocar el bajo, pero es iletrado en armonía y partituras.

 



Etiquetas: Radar,biestático,tomografía,asteroides,ESA,doctorado,

Revista Hacia El Espacio de divulgación de la ciencia y tecnología espacial de la Agencia Espacial Mexicana.




Contacto


Mesa de ayuda: dudas e información
gobmx@funcionpublica.gob.mx

Mantente informado. Suscríbete.


Síguenos en