SpaceTec-CM: Desarrollo de nuevas tecnologías para instrumentación espacial en la Comunidad de Madrid
 
S2013/ICE-2822

 


 
El programa SpaceTec-CM pretende apoyar con los recursos humanos precisos los proyectos de desarrollo de instrumentación astronómica espacial en los que están involucrados varios grupos de la Comunidad de Madrid. En la actualidad varios grupos de investigadores participan en el diseño y construcción de diversos instrumentos con tecnologías muy avanzadas para futuras misiones espaciales: JEM-EUSO (Universidad de Alcalá), EUCLID (CIEMAT), MIXS en la misión Bepi Colombo (CAB-INTA), Solar Orbiter (INTA, Universidad de Alcalá) y Raman Laser Spectrometer para la misión ExoMars (CAB, INTA), por mencionar los más relevantes. En paralelo se trabaja en el desarrollo de nuevas tecnologías de cara a futuras misiones, como los biomarcadores del concepto SOLID (CAB), o estudios de interferometría infrarroja y metrología remota (CAB, INTA, UPM). Asimismo se están desarrollando prototipos de detectores criogénicos para futuras misiones de rayos X e infrarrojo (IMM). Estos proyectos requieren del desarrollo de tecnologías espaciales en la frontera del conocimiento, y son posibles sólo gracias a la colaboración muy estrecha con las empresas del sector aeroespacial ubicadas mayoritariamente en la Comunidad de Madrid. 
 
Uno de los problemas que afectan a la competitividad de los grupos especializados en instrumentación espacial en la Comunidad de Madrid es la dispersión geográfica y administrativa (Universidades, CSIC, INTA, CIEMAT, OAN,…). El primer objetivo de este proyecto consiste en la creación de una red de trabajo común que permita aprovechar las sinergias entre los distintos centros, tanto desde el punto de vista científico, como técnico o de aprovechamiento de instalaciones (salas blancas, cámaras de ensayos,…).
 
SpaceTec-CM continúa las actividades tecnológicas desarrolladas a lo largo de proyectos anteriores, como ASTRID, ASTROCAM y AstroMadrid 
 

 
 

 

PROGRAMA CIENTÍFICO COMÚN 
 
Antecedentes, referencias y objetivos
 
España es miembro fundador de la Agencia Espacial Europea (ESA), y como tal contribuye desde sus comienzos a la financiación de su Programa Científico, en un porcentaje referenciado a nuestro PIB.
La Convención de la ESA establece una filosofía de “justo retorno” en las contribuciones de los países, de manera que los fondos proporcionados por cada país retornan de manera proporcional en forma de los contratos industriales precisos para desarrollar las diferentes misiones.
Con el objetivo de poder aprovechar de manera eficiente este retorno, la primera prioridad de nuestro país fue consolidar el tejido industrial en el sector aeroespacial de manera que pudieran asumir contratos con la ESA con un interés tecnológico cada vez más significativo.
Esta política permitió el desarrollo de un importante sector aeroespacial en nuestro país, con una especial concentración en la Comunidad de Madrid. Sin embargo, la participación de investigadores de centros públicos, que en el esquema de la ESA se centra esencialmente en el desarrollo y explotación de la instrumentación, quedó relegada a un segundo plano y durante muchos años fue simbólica, o simplemente nula (lo cual implicaba que España estaba financiando el desarrollo de satélites en los que los alemanes, franceses, británicos o italianos embarcaban sus instrumentos, sin apenas retorno científico). 
 
 

A finales de la década de los 80 del pasado siglo España modernizó sus estructuras de manera notable, y creó la base de lo que es el sistema actual de Ciencia y Tecnología. Las autoridades de la época fueron conscientes del importante déficit que teníamos en la contribución a las misiones científicas de la ESA, e impulsaron distintas medidas para corregirlo. Una de ellas fue la creación en 1990 del Laboratorio de Astrofísica Espacial y Física Fundamental (LAEFF) del INTA en las instalaciones de la ESA en Villafranca, cerca de Madrid. Su objetivo era atraer un grupo de científicos especializado en Astrofísica espacial que actuara de nexo entre la comunidad científica y los laboratorios tecnológicos de INTA, con el objetivo de garantizar una adecuada participación en la instrumentación de las misiones de la ESA. El entonces director de INTA, Enrique Trillas, impulsó asimismo el programa MINISAT01, que demostró la madurez de las industrias y de los centros públicos con el lanzamiento y posterior operación de un satélite científico liderado por INTA. El programa MINISAT sirvió de escuela para toda una generación de jóvenes científicos e ingenieros que desde entonces han asegurado la participación en todas las misiones científicas de la ESA.

El primer hito relevante fue el desarrollo de la OMC (Optical Monitoring Camera), liderado a nivel europeo porcientíficos del LAEFF y desarrollado por los ingenieros de INTA, en colaboración con varias empresas del sector y con otros centros de investigación internacionales. En el acto oficial de entrega del modelo de vuelo a la ESA, en septiembre de 2000 (tras 10 años de trabajo), Kai Clausen, Mission Manager de la ESA, incidió especialmente en que el éxito del programa fue posible gracias a la estrecha colaboración entre los científicos y los ingenieros que había posibilitado la estructura del INTA con la creación del LAEFF y posteriormente de la División de Ciencias del Espacio. OMC continúa en operaciones a bordo del observatorio INTEGRAL, tras más de 11 años de misión.   

 

 

Con el cambio de siglo, y tras la experiencia adquirida en la década anterior, se aprovechó el largo periodo de crecimiento económico para  mpulsar la participación en instrumentación espacial en colaboración con agencias internacionales, no sólo con ESA. INTA, junto con el pool de empresas aeroespaciales de la  Comunidad de Madrid, se convirtieron en socios fiables dentro de los consorcios internacionales, participando en varios proyectos científicos como ROSETTAOSIRIS o JWST-MIRI-MTS. Se abrieron nuevas líneas de actuación por parte de otros centros públicos, como el Observatorio Astronómico Nacional, que realizó una contribución muy relevante a los instrumentos de la misión Herschel, o el CIEMAT, que tuvo asimismo una contribución destacada en el instrumento AMS, operando actualmente en la Estación Espacial Internacional a la búsqueda de partículas cósmicas de muy altas energías.

Por otra parte, se creó el Centro de Astrobiología como instituto mixto entre el CSIC y el INTA (en el que posteriormente se incorporaría el antiguo LAEFF), para consolidar la estrategia de mantener en el mismo entorno científicos y tecnólogos especializados en Ciencias del Espacio. La apuesta del CAB por la exploración de entornos potencialmente habitables se plasmó en un acuerdo con NASA en virtud del cual se desarrolló la estación meteorológica REMS, actualmente operativa en la superficie de Marte a bordo del rover Curiosity.

   

 

 

En la actualidad varios grupos de investigadores participan en el diseño y construcción de diversos instrumentos con tecnologías muy avanzadas para futuras misiones espaciales: JEMEUSO (Universidad de Alcalá), EUCLID (CIEMAT), MIXS en la misión Bepi Colombo (CABINTA), Solar Orbiter (INTA, Universidad de Alcalá), TWINS para la misión a Marte de NASA InSIght (CAB) y RLS para la misión ExoMars (CAB, INTA), pormencionar los más relevantes. En paralelo se trabaja en el desarrollo de nuevas tecnologías de cara a futuras misiones, como los biomarcadores del concepto SOLID (CAB) y el analizador dinámico (MEDA), dedicados a laexploración de Marte, o estudios de  interferometría infrarroja y metrología remota (CAB, INTA).
 

 
Si bien el nivel tecnológico de las contribuciones en instrumentación espacial realizadas por investigadores de la Comunidad de Madrid ha aumentado de manera muy relevante a lo largo de los años, uno de los déficits de nuestro país lo constituye el desarrollo del corazón de la mayoría de los instrumentos: los detectores. Aunque el instrumento LEGRI a bordo de MINISAT01 (1997) incorporaba una matriz de detectores de HgI 2 kinetic inductance detector) con aplicaciones en el rango infrarrojo. No obstante, todavía será necesario mucho esfuerzo para llegar a fabricar una matriz de detectores eficiente y estable, algo que se espera conseguir en los próximos años. En este sentido, la conjunción en este proyecto de distintos institutos con experiencia y medios para probar estos prototipos, permitirá abrir puertas de cooperación y acelerar los desarrollos de forma notable.desarrollados por el CIEMAT, ) con bicapas de Mo/Au, y con absorbente de Bi/Au, y se trabaja asimismo en detectores tipo KID (la contribución en este campo a instrumentos posteriores ha sido nula. Con el objetivo de mejorar la capacitación de los centros españoles en este área se aprovecharon los estudios de definición del futuro gran observatorio de rayos X europeo (Xeus por entonces, Athena+ hoy en día) para desarrollar detectores criogénicos de alta resolución espectral y buena estabilidad en condiciones espaciales. Estas actividades fueron lideradas por el Prof. Xavier Barcons (IFCA/CSICUniCan), con la participación del Instituto de Microelectrónica de Madrid (CSIC) en la fabricación de las bicapas detectoras mediante técnicas  litográficas. En la actualidad se han fabricado ya detectores tipo TES (transition edge semiconductor) con bicapas de Mo/Au, y con absorbente de Bi/Au, y se trabaja asimismo en detectores tipo KID (kinetic inductance detector) con aplicaciones en el rango infrarrojo.
No obstante, todavía será necesario mucho esfuerzo para llegar a fabricar una matriz de detectores eficiente y estable, algo que se espera conseguir en los próximos años. En este sentido, la conjunción en este proyecto de distintos institutos con experiencia y medios para probar estos prototipos, permitirá abrir puertas de cooperación y acelerar los desarrollos de forma notable.
 

Uno de los problemas que afectan a la competitividad de los grupos especializados en instrumentación espacial en la Comunidad de Madrid es la dispersión geográfica y administrativa. Como hemos visto, los investigadores se encuadran en centros públicos con normativas muy diversas (Universidades, CSIC, INTA, CIEMAT, OAN,…), separados entre sí por distancias considerables en muchos casos. El primer objetivo de esta propuesta consiste en la creación de una red de trabajo común que permita aprovechar las sinergias entre los distintos centros, tanto desde el punto de vista científico, como técnico o de aprovechamiento de instalaciones (salas blancas, cámaras de ensayos,…).

Esta red será parte del consorcio AstroMadrid, que se formó gracias a un proyecto de la convocatoria Tecnologías 2009 de la CM y que engloba la mayor parte de los grupos trabajando en Astrofísica e Instrumentación Astronómica (tanto espacial como de Tierra) en la Comunidad de Madrid.

 
 
 
 

 

© SpaceTec-CM 2015