En la constante búsqueda de innovación, la industria espacial se ha vuelto un campo emocionante y retador. En este escenario, los "gemelos digitales" emergen como una herramienta poderosa, transformando la forma en que diseñamos, monitoreamos y optimizamos nuestras misiones espaciales. Este artículo explora lo que son los gemelos digitales y cómo se desarrollan, así como  sus ventajas y desventajas en comparación con otras opciones,  y las oportunidades que presentan para el futuro de la exploración espacial.

¿Qué son los gemelos digitales?

Los gemelos digitales son modelos virtuales que reflejan con exactitud objetos físicos, procesos o sistemas para permitir realizar simulaciones y estudiar el comportamiento de un producto digital antes de su implementación real.

El concepto de gemelo digital surgió por primera vez en la NASA en los años 80 del siglo pasado. Antes de eso, la NASA usaba maquetas y modelos físicos para recrear el comportamiento de cápsulas y naves espaciales y así diagnosticar posibles fallas. El uso de los gemelos digitales permitió una reducción de costos en las simulaciones y generó flexibilidad y capacidad de mejora permanente. En la actualidad, una de las empresas espaciales que usa gemelos digitales es SpaceX, que aprovecha esta tecnología para probar el rendimiento de sus naves y realizar ajustes necesarios antes del lanzamiento real.

Ventajas de los gemelos digitales en la industria espacial

• Diseño y simulación precisos: Los gemelos digitales permiten a los ingenieros modelar y simular sistemas complejos con una precisión asombrosa. Desde el diseño de naves espaciales hasta la planeación de órbitas y trayectorias, los gemelos digitales ofrecen una representación virtual que imita con exactitud las condiciones del espacio.

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• Optimización de operaciones: Al contar con un modelo digital en tiempo real de una nave espacial o satélite, los equipos de control de misión pueden optimizar las operaciones y realizar ajustes en tiempo real. Esto conduce a una mayor eficiencia y la capacidad de reaccionar rápidamente ante situaciones imprevistas.

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• Reducción de costos y riesgos: Al probar y refinar sistemas en un entorno virtual, los gemelos digitales ayudan a identificar posibles problemas antes de que ocurran en el mundo real. Esto reduce los costos asociados con fallos inesperados y minimiza los riesgos para la seguridad de las misiones espaciales.

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Desventajas de los gemelos digitales

• Complejidad en el desarrollo: La creación de gemelos digitales requiere una inversión significativa en términos de recursos y habilidades especializadas. La complejidad técnica puede resultar un desafío para algunas organizaciones, especialmente aquellas con recursos limitados.

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• Limitaciones en la representación de la realidad: Aunque los gemelos digitales son altamente precisos, siempre hay ciertas limitaciones en la representación exacta del entorno espacial. Factores imprevistos o desconocidos pueden influir en el rendimiento real de una misión.

¿Qué herramientas se emplean para desarrollar gemelos digitales?

Los gemelos digitales emplean muchas herramientas para su desarrollo. Aquí presentamos algunas de ellas:

Modelado 3D avanzado: El primer paso en el desarrollo de gemelos digitales implica la creación de modelos 3D altamente detallados de los sistemas espaciales. Herramientas como SolidWorks y CATIA son fundamentales en este proceso.

Simulación dinámica: Utilizando software de simulación como Simulink u OpenModelica, los ingenieros pueden simular el comportamiento dinámico de los sistemas espaciales. Esto ayuda a comprender cómo interactúan diferentes componentes en diversas condiciones.

Integración de datos en tiempo real: La implementación de gemelos digitales en operaciones en tiempo real requiere la integración de datos en tiempo real de sensores y otros dispositivos. Herramientas como Apache Kafka y MQTT facilitan la transferencia eficiente de datos.

El desarrollo de gemelos digitales es una oportunidad

El desarrollo de gemelos digitales no es exclusivo de potencias espaciales establecidas. De hecho, representa una oportunidad emocionante para países emergentes en la industria espacial. Al invertir en la formación de talento y la adopción de tecnologías clave, estos países pueden acelerar su participación en la exploración y explotación espacial.

Así, los gemelos digitales están desempeñando un papel vital en la evolución de la industria espacial. Su capacidad para mejorar el diseño, la simulación y la optimización de operaciones proporciona una ventaja significativa. Aunque existen retos en su desarrollo, las oportunidades que ofrecen son prometedoras, especialmente para países que buscan expandir su presencia en el espacio. Con la continua innovación en esta área, los gemelos digitales están allanando el camino para un futuro brillante en la exploración del cosmos.