Imagina estar a la deriva en la inmensidad del espacio. Te encuentras solo, desprovisto de puntos de referencia reconocibles. ¿Qué tendrías que hacer para orientarte?. Esta es la realidad que enfrentan las naves espaciales más allá de las fronteras de nuestro planeta, y sin embargo, la mayoría de ellas llega a su destino con precisión impecable. Esto se debe a que, entre otras cosas, emplean dispositivos llamados "Rastreadores de Estrellas"(Star Trackers, en inglés), una maravilla de la ingeniería que emplea la antigua práctica de observar las estrellas para guiar las misiones espaciales de la era moderna.

Como todos los sistemas de navegación, el  Rastreador de Estrellas se basa en el principio de la triangulación. Al identificar y medir con precisión las posiciones de estrellas conocidas en el cielo nocturno, el dispositivo emplea la trigonometría para calcular la orientación de la nave espacial con respecto a las estrellas. Esta brújula celestial opera en el mismo principio que los navegantes antiguos que dependían de la Estrella del Norte para guiar sus travesías.

Un Rastreador de Estrellas está compuesto por varios elementos que trabajan en conjunto para lograr una navegación precisa y confiable en el cosmos. A continuación, desglosaremos los componentes clave de un rastreador de estrellas típico:

Sensor de Luz: El corazón del rastreador de estrellas es su sensor de luz, que puede operar en el espectro visible o infrarrojo. Este sensor es una especie de cámara fotográfica que detecta la luz de las estrellas y convierte esta luz en señales eléctricas. 

Catálogo de Estrellas: Para identificar las estrellas en el campo de visión del rastreador, se requiere un catálogo de estrellas. Este catálogo contiene información precisa sobre la posición y el brillo de numerosas estrellas. Los catálogos modernos suelen incluir estrellas de diferentes magnitudes y se actualizan regularmente para incorporar nuevos descubrimientos.

Software de Reconocimiento de Patrones: Una vez que el rastreador de estrellas detecta la luz de las estrellas, utiliza un software de reconocimiento de patrones para comparar los patrones de luz capturados con los patrones almacenados en el catálogo de estrellas. Este proceso implica la identificación y asociación de estrellas específicas en la imagen capturada con las estrellas conocidas en el catálogo.

Software de Cálculo de Orientación: Una vez que se han identificado las estrellas en la imagen, el software del rastreador de estrellas realiza cálculos complejos para determinar la orientación de la nave espacial. Utilizando la información sobre las estrellas identificadas y sus posiciones relativas en el cielo, el software calcula la orientación de la nave espacial en tiempo real.

Un Conjunto Estelar de Parámetros

La eficacia de un Rastreador de Estrellas depende de varios parámetros clave y cada uno contribuye a su exactitud y confiabilidad. Estos parámetros incluyen:

• Campo de Visión (FOV): La extensión angular del cielo visible para el rastreador. Un FOV más grande permite una mejor identificación de estrellas.

• Sensibilidad: La capacidad del rastreador para detectar estrellas tenues, posibilitando mediciones precisas incluso en entornos con poca luz.

• Tasa de Actualización: La frecuencia con la que el rastreador reevalúa su orientación basada en las posiciones de las estrellas.

• Exactitud: Qué tan cercana es la orientación calculada por el rastreador a la orientación real de la nave espacial.

• Integración con Sensores Inerciales: La capacidad de combinar los datos estelares con lecturas de giroscopios y acelerómetros mejora la precisión y robustez de la determinación de la orientación.

• Catálogo de Estrellas: La calidad y exhaustividad del catálogo de estrellas utilizado como referencia.

Orbitando las Estrellas: Rastreadores de Estrellas en Misiones CubeSat

Los CubeSats han encontrado un socio ideal en los Rastreadores de Estrellas. Mantener una orientación precisa, especialmente en la Órbita Baja Terrestre (LEO), donde los CubeSats a menudo residen, es fundamental. Los instrumentos científicos, las antenas de comunicación y los paneles solares de un CubeSat deben estar meticulosamente alineados para lograr el éxito de la misión.

En el mundo de los CubeSats, donde el peso y el volumen son limitados, cada componente es crítico. Los Rastreadores de Estrellas cumplen con el requisito al ofrecer una solución ligera y compacta para la determinación de la orientación. Su capacidad para brindar una alta exactitud en un paquete pequeño los convierte en compañeros indispensables para los CubeSats que se embarcan en misiones ambiciosas.

Un Vistazo al Cielo Comercial

A medida que crece la demanda de misiones con satélites pequeños, también lo hace el mercado de sistemas de Rastreadores de Estrellas. Varios actores comerciales han asumido el desafío, ofreciendo una gama de soluciones para satisfacer diversos requisitos de misión.

Un sistema notable es el ST200 de AAC-Clyde Space. El ST200 emplea algoritmos y sensores avanzados, y presume de una exactitud, y ligereza excepcionales. Esto lo convierte en una opción buscada por los desarrolladores de CubeSat. Por otro lado, NST-3 Nano Star Tracker de NanoRacks destaca por su factor de forma compacto y bajo peso. Cabe hacer notar que los Rastreadores de Estrellas no son baratos. Estas unidades se venden en el orden de los $40,000 dólares, cada  uno.

Navegando el Futuro con Rastreadores de Estrellas

En un ambiente en donde reina la oscuridad y el vacío, mantener el control sobre la orientación de una nave espacial es el salvavidas para misiones exitosas. Los CubeSats, con sus objetivos ambiciosos dependen de los Rastreadores de Estrellas para lograr su misión.

Los Rastreadores de Estrellas, arraigados en la ancestral práctica de observar las estrellas, ofrecen una solución que une la sabiduría antigua con la innovación de vanguardia. Estos dispositivos modestos, con su mirada aguda fija en los distantes cuerpos celestiales, guían a los CubeSats a través de la inmensidad del espacio  con gracia y precisión.

Así que, la próxima vez que mires hacia el cielo nocturno, recuerda que esas estrellas distantes no son solo luces en el cielo, sino también guías que iluminan el camino para nuestros viajes más allá de los límites terrestres.