Capsa

És ben cert que porto més de quatre mesos sense fer ni un sol post. Si ho he anat oblidant no és per desinterès, si no per temps. Tornem doncs a la càrrega!

Avui us voldria parlar del control d’actitud del satèl·lit. I com sempre comencem pels bàsics:

Actitud? Sí, però no ens entretindrem plantejant-nos si el cub està alegre o desencantat; no és aquest tipus d’actitud que volem definir. L’actitud (en anglès attitude) és precisament el punt on està apuntant el satèl·lit. En el nostre cas concret, el podem definir a partir dels ulls del nostre satèl·lit: on apunta la càmera?

On volem que apunti la càmera? Aquesta pregunta és fàcil, a la terra! què hi ha més, a fotografiar? Bé, podria ser la lluna, podrien ser les estrelles o els planetes, però tot això ja és força més complicat… i tampoc ens serviria de gaire més, la veritat. Ja vam definir la missió al capítol anterior com la parida de fer fotos de baixa resolució a la terra. En el procés de decidir coses vam acotar les nostres expectatives, i en aquest cas el cub farà fotografies només de la terra, val?

Bé, deixat clar aquest punt, seguirem endavant.  Ah, si, estava parlant del sistema d’actitud; l’apuntament del satèl·lit, allà on posem el punt de mira. Us he preparat una imatge per a què us en feu una idea (sí, tots l’heu vista perquè estava al principi de tot. Per cert que m’agradaria que us la paressiu a mirar un parell de desenes de segons, perquè l’he fet jo, no està baixada d’internet).

A la imatge es pot veure un cub seguint una trajectòria -l’òrbita- en punts vermells. Aquest representarà el nostre satèl·lit. Doncs bé, l’actitud del satèl·lit serà el con groc que cau sobre la terra. És, com si diguessim, allò que el cub veu en tot moment. I alhora a l’invers: és la regió on es pot veure el cub des de la terra (amb els aparells adients). Per cert que d’això -relacionat amb les òrbites i els angles de visió, passades etc. del satèl·lit- ja en parlaré en un altre post.

Definit el concepte d’actitud. Què ens vols explicar? Sí, bé, aniré al gra. La finalitat última del control d’actitud serà respondre a dues preguntes bàsiques. La primera, com sé on està apuntant la càmera? i la segona, com coi ho faig per a què apunti a la terra?

A l’espai no hi ha terra, ni gravetat per acostar-nos-hi. Això significa que no podem xocar contra ell, però també vol dir que no tenim cap punt de referència des d’on rotar. Imagineu que esteu allà dalt, sense gravetat (pels corosos, microgravetat). Si intentes moure’t, en què et recolzes? com gires? és complicat.

Vull deixar clar abans que em digueu gitano que aquest és un projecte on estalviar diners, consum energètic i pes és la principal meta. He avisat

Com fas per a què el satèl·lit apunti a la terra? Ah, m’has canviat l’ordre de les preguntes. Bé, no passa res. A veure, per a fer això es coloca un iman dins del cub. L’iman, per iniciativa pròpia, tendirà a aliniar-se amb el camp magnètic de la terra, tal i com ho faria una brúixola. Com que a l’espai no hi ha fregament, res impedirà que el cub vagi girant de manera autònoma i energèticament gratuïta fins a posar-se dret mirant a la terra (recordem que el camp magnètic de la terra sempre va de nord a sud i que mai canvia de polaritat, de moment…) això ens assegurarà que sempre està en una direcció.

A més d’apuntar sempre al nord, serà necessari fer que el cub doni voltes. Primerament per estabilitzar el moviment: a la brúixola no es pot distingir gaire, perquè té un xic de fregament, però si no en tingués quan s’aliniés amb la terra es passaria d’uns pocs graus, després retrocediria, i tornaria endavant, com un pèndol, i clar, això és poc agradable. Però més important que això serà el fet de que, si no està girant, pot ser que la càmera estigui mirant cap a la banda contrària de on està la terra, i fotuda l’hem. Es podria fer un sistema complex utilitzant una cosa que s’anomena magnetorquers, però és costós en energia i en diners. Per tant, com que no podem fer que estigui apuntant a un lloc, el farem donar voltes, i intentarem controlar la posició sabent on està mirant i quan temps ha passat, tenint en compte la velocitat que porta.

I com fareu que giri? Has dit que a l’espai no hi ha punts de recolzament. Això és cert, però per sort tenim la física de la nostra part (que no passa gaire vegades…); i és que utilitzarem el que s’anomena el principi de conservació del moment d’inèrcia.

Aquest concepte és fàcil. Em sembla que al món de’n Beakman en parlaven. Sabeu per què els helicòpters tenen una cua amb un hèlix? mireu aqui si voleu saber-ho: Helicopter sense cua

En el vídeo (que és d’un videojoc, però que simula bé la realitat) veiem un helicopter que ha perdut la cua. Si us hi fixeu no deixa de donar voltes sobre si mateix, malgrat que res l’empeny. Això és un efecte del principi de conservació del moment d’inèrcia. Aquest principi diu que el moment d’inèrcia s’ha de conservar en un cos. El moment d’inèrcia és el producte de la massa per la velocitat de gir del cos. D’aquest principi se n’extreu que si una de les parts del cos comença a girar, l’altra automàticament ho farà en sentit contrari; els dos girs tendeixen a cancel·lar-se i el moment d’inèrcia que hi havia abans (zero, perquè no estava girant) es conserva (o sigui, zero).

Doncs això serà el que farem. Posarem a fer girar un motor amb un disc a dins (que pot ser un CD perfectament) i la física treballarà per aconseguir que el cub sencer giri cap al sentit contrari. Magnific, oi?

És clar que hi ha matisos, la massa també afecta, així com la distribució de la mateixa: jugant amb aquests paràmetres aconseguirem tenir un disc prou gruixut i prou prim per a què el cub giri a la velocitat que volguem acotada en els marges que necessitem.

I ja per acabar: com saps on està apuntant a cada moment, i per tant, quan fer la fotografia? Doncs aquesta pregunta és una mica més complexa… i em sembla que aquest post ja dura massa. La respondrem el proper dia, però ja avanço que, ja que estem a l’espai, haurem de tenir en compte els objectes brillants al nostre voltant… no estarem del tot a cegues!

Avui després de tants dies torno a la càrrega amb la història del satèl·lit. Us volia explicar què farà… quan es llenci.

Molt bé, faig un satèl·lit. Però per a què el faci jo (ésser normal sense coneixements previs de com collons es construeix un satèl·lit) ha de ser quelcom simple. I ho és fins a cert punt.

Però com sempre, comencem pels bàsics.

El meu satèl·lit hem quedat que era una pedrota que gira al voltant de la terra. Amb ella ens haurem de comunicar -d’aquí utilitzarem els coneixements adquirits a l’escola de telecomunicació- perquè, si no, quin sentit té? M’agradaria explicar en aquest punt per aquells que no ho sabeu, que no hi ha càmeres per l’espai fent fotos als satèl·lits i que quan se’n veuen imatges aixi molones amb la terra de fons i una increíble posta són fotomuntatges. Tampoc podem, un cop a l’espai, agafar aquesta pedrota per veure com es comporta, ni donar-li copets a veure si el windows li funciona d’una vegada. Tot el que li haguem ensenyat a fer des de terra serà l’únic amb què es podrà valdre un cop allà dalt, de manera que ens hem d’assegurar que les coses es fan bé. I com deia, la única manera d’establir una realimentació sobre si està marxant correctament o no, és a través d’una comunicació via ràdio, ones electromagnètiques, wireless, com volgueu dir-li que intentarem rebre des de la terra. I el nostre cub ens enviarà uns i zeros, que ben interpretats ens faran adonar-nos que ens està dient “hola, terrícoles”.

La Missió

Quan es parla de que la Missió de la nau X ha tingut èxit, el que es vol dir és que ha acomplert el seu objectiu. Normalment tot trasto que va a l’espai té una raó de ser, un objectiu a acomplir per tal que la Missió sigui un èxit. En el cas del cubsat, la missió és la de fotografiar la terra.

Però, si fotografiar la terra no serveix per res! Et baixes el google earth i tens fotos de qualsevol racó de la terra! -menys Jerusalem-

Doncs… si. La veritat és que això no és res innovador en absolut. No pretenc fer res que no estigui ja fet, ja que la idea d’aquest projecte no és més que la d’aprendre a construir un satèl·lit. Per fer-ho cal que la missió sigui senzilla per tal que la pugui dur a terme, i d’aquesta manera poder fixar-se més en d’altres aspectes tan importants com complicats.

En tot cas el cub farà fotos a baixa resolució de la nostra santa terra. Simplement això. Aquí podeu veure una foto feta per un cubsat. Les que farà el meu cub haurien de ser més o menys per l’estil

Osti però aquí no es veu gaire res!

Ja, bé… d’acord. Però si el meu cub aconsegueix fer una foto com aquesta serà la bomba!

De manera que sí… estaré tot un any de treball per tal d’obtenir una imatge com aquesta -que, per altra banda, es pot trobar fàcilment a google-. Però imagino que l’esforç haurà valgut la pena. No tothom podrà dir que té un cub girant damunt del seu cap, oi?

A la propera entrega explicarem el sistema d’actitud del satèl·lit. Actitud no envers la família, els amics o les senyores amb faldilla curta, sinó un altre tipus d’actitud. Voleu saber-ne més?

Així doncs comencem. Us presento un company que em donarà alegries, penes, estrés i feina, molta feina durant el proper any.

Es diu CubeSat. Cube perquè, com es pot veure, té una forma cúbica, i sat perquè si tot va bé això, amics meus, serà properament un satèl·lit!

Comencem pels bàsics:

Què és un satèl·lit?

Un satèl·lit és bàsicament un aparell electrònic que gira al voltant de la terra.

Però havia sentit que el satèl·lit de la terra era la lluna. Com es menja això?

És la típica paraula que té més d’un significat. Jo diria que simplement un satèl·lit és quelcom que gira al voltant d’un planeta. Punt i final. A partir d’aquí, hi ha el que s’anomenen satèl·lits artificials i satèl·lits naturals. La lluna seria un satèl·lit natural, mentre que allò on apunta la parabòlica de casa (la del plus) seria un satèl·lit artificial (d’aquí que se li digui televisió per satèl·lit). I no, el satèl·lit que us presento no fa pas res de les coses que fa el del plus.

I com gira?

doncs sol. Sí, la física de les lleis de la gravitació universal així ho permet, i les lleis de Kepler així ho descriuen (bàsicament parlen de la relació que tenen dos cossos atrets per la força de la gravetat, i explica de quina manera aquests giren, com per exemple la terra al voltant del sol). Vaja, que fer que giri és tan fàcil com fer que una pedra caigui al terra quan la deixes anar. Simplement, succeeix.

Però què dimoni dius un satèl·lit? jo pensava que els satèl·lits eren coses amb ales així com blaves i de fons tenien la terra!

Doncs sí, això que sembla una carcassa pel mecano és la base per construir això que anomenen CubeSat, una espècie d’intent d’estandarditzar tot el món dels satèlits. Sembla estrany, però això és. I és ben petit, tan sols fa 10 x 10 x 10 cm! Aproximadament el que fa un pot de Nesquik. Probablement quan penseu en un satèl·lit us referiu a això:

Aquests satèl·lits artificials són els “de veritat”, en el sentit que són molt cars, fets per professionals, i amb ànim d’aconseguir diners per les empreses que els construeixen. El meu simplement és un projecte final de carrera amb ànim d’aprendre.

Però què estudies?

Es pot dir sense ànim d’equivocar-me que porto més de cinc anys i mig cursant enginyeria de Telecomunicació a la UPC a Barcelona ETSETB. Pels que no ho sabeu, els telecos, entre moltes altres coses, fan una part molt important d’un satèl·lit: les comunicacions.

Potser no us ho heu plantejat mai gaire, però fer que un trasto que gira aproximadament a 1000 km d’alçada damunt del teu cap no és com comandar un avió teledirigit… o sí que ho és? La clau està en les comunicacions sense fil, que ens donen la nostre benaurada wifi que no funciona tan bé com voldríem, la possibilitat de parlar mitjançant el telèfon mòbil i ara també veure televisió.

Quina gràcia té un satèl·lit?

M’agrada que em facis aquesta pregunta! doncs un satèl·lit, a nivell comercial (el que veiem a la fotografia d’aqui damunt) pot servir per un munt de coses. El fet que s’anomeni satèl·lit fa que sigui un trasto girant a l’espai al voltant de la terra, però a partir d’aquí hom pot anar afegint-li coses i coses fins que faci allò que vulgui. Un satèl·lit és un trasto remot, la qual cosa significa que ha de tenir la suficient intel·ligència per seguir la seva tasca sense supervisió humana directa. És clar, un cop allà dalt no podem anar tocant els botonets per a què faci el que nosaltres volguem, oi?

Un satèl·lit pot ser de molts tipus. N’hi ha que es dediquen a fer fotografies (o imatges per radar, de les que ja en parlaré més endavant), sensors de temperatura de les coses (per detectar incendis, per exemple), telescopis gegants com el Hubble (que van molt bé, a l’espai no és com a Barcelona que tens sort si alguna nit clara veus alguna estrella al cel). Fins i tot n’hi ha que es dediquen exclussivament a transmetre dades que els altres satèl·lits generen (imaginem que sóc un satèl·lit, faig una foto de la terra i li dono a un altre sat per a què l’envii cap a terra en comptes de a mi –per què? ja ho veurem properament)

La gràcia és que determinades coses tan sols les podem veure mitjançant satèl·lits. Un bon exemple és google maps, un sistema de mapejat de tota la terra. És increíble com podem tenir imatges de qualsevulla ciutat del planeta (excepte és clar aquelles on els governs capen el seu accés, com per exemple a Jerusalem) amb un nivell de precisió molt elevat.

Portar un satèl·lit en òrbita és quelcom molt costós, però val la pena; la prova és que hi ha molts milions de calés invertits en aquests trastos. Algú va dir “desconnectem tots els satèl·lits durant un dia i el món veurà com de dependent és de la tecnologia… i és així.

Seguiré parlant de satèl·lits i pedres giratòries. Això pretenia ser una introducció del que vull explicar i ja me n’he anat molt per la tangent. Salut!

Aquest és el primer post de veritat de capsa! espero que segueixi postejant. De moment, wordpress sembla una que mola, i si és infinit personalitzable encara molarà més!

Meingeu, fahter molier! fliu fliu fliu! me invento palabras y me parto el ojete!