Grupo de Estudios Espaciales y Nucleares

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Las competencias CANSAT como una forma de vincular las actividades educativas al desarrollo aeroespacial

Andrés Pienizzio^[1]

El auge de los pequeños satélites y su utilización como herramienta educativa

El acceso al espacio siempre ha sido una empresa costosa, esto se debe al elevado coste de los materiales necesarios para diseñar, construir y lanzar satélites y a la necesidad de contar con recursos humanos capacitados en esta tarea. En este sentido, los equipos multidisciplinarios de ingenieros, científicos y técnicos requieren años de formación y experiencia para manejar la complejidad de los sistemas espaciales. Asimismo, los materiales utilizados en la fabricación de satélites y vectores de lanzamiento, son compuestos costosos debido a las certificaciones a las que deben estar sometidos para tolerar las condiciones adversas y hostiles del espacio exterior. Esto ha implicado que durante décadas la industria estuviera reservada a unos pocos actores, ya sean estatales o grandes corporaciones.

Sin embargo, en las últimas décadas, el desarrollo de la microelectrónica ha provocado la reducción de tamaños y costos, lo que ha facilitado el acceso y la construcción de dispositivos electrónicos avanzados, incluso a docentes y estudiantes. Esto ha permitido que el diseño y construcción de pequeños satélites artificiales empiece a formar parte del proceso de enseñanza, especialmente en el ámbito de instituciones universitarias (Berini et al., 2023).

Para facilitar el diseño y construcción de estos pequeños satélites, se han desarrollado algunos estándares que son de utilidad al momento de adquirir y desarrollar componentes. De este modo, nos encontramos con los picosatélites denominados “CubeSat”, “PocketQube” y “CanSat”, los que han tenido un notable éxito en el campo de la educación y la industria (Berini et al., 2023).

Los modelos CubeSat y PocketQube son la base para cualquier institución universitaria o pequeña empresa que desee desarrollar su propia línea de satélites y tenga como objetivo final la puesta en órbita de los mismos. A su vez, también pueden utilizarse en tierra con fines didácticos o de experimentación. La principal diferencia entre estos dos estándares radica en su tamaño y masa: un CubeSat cúbico de 1 unidad no debe exceder los 10 cm en cada arista ni pesar más de 1,3 kg, mientras que un PocketQube no debe superar los 5 cm por arista y su masa máxima es de 250 gramos (Berini et al., 2023).

Por último, tenemos la plataforma CanSat, que se diferencia de las mencionadas anteriormente en que su propósito no es ser puesta en órbita, sino simular un sistema espacial. En otras palabras, el objetivo de un CanSat es transmitir a los estudiantes conceptos fundamentales sobre el diseño y construcción de satélites. Estos dispositivos fueron ideados por el profesor Robert Twiggs, en el año 1998, con la idea de constituirse en una herramienta de enseñanza de tecnología espacial que quepa en una lata de gaseosa (de ahí su nombre: «Can» por lata en inglés y «Sat» por satélite) (Colin, 2016).

A los fines de lograr su misión, que dependerá de cada proyecto en particular, se prevé que estos se lancen desde diferentes alturas suborbitales, ya sea mediante un cohete, un globo sonda, un avión a escala o un dron. Luego de esta etapa, durante su descenso (que puede ser en paracaídas o por otro medio de desaceleración), deben transmitir información de telemetría a una estación terrena conectada a una computadora. La misión puede consistir únicamente en transmitir estos datos, efectuar un retorno controlado o probar pequeños mecanismos de despliegue (Colin, 2016), o puede ser expandida fácilmente para agregar o mejorar funcionalidades básicas, dando lugar a la experimentación y al desarrollo de la creatividad en los estudiantes (Anchino et al., 2019).

Las misiones CanSat tienen la misma metodología de planificación que las realizadas en satélites orbitales, permitiendo así que los estudiantes se acerquen a la experiencia de planificar y desarrollar misiones, para luego proceder con el análisis de los resultados recogidos en vuelo, de forma simple y estructurada. Esto integra, en un proyecto principalmente práctico, asignaturas como matemáticas, física y ciencias naturales. Además, complementa las investigaciones y experiencias prácticas con los conceptos teóricos enseñados en el aula, fomentando el trabajo en equipo, la redacción de informes y el diseño de proyectos basados en las experiencias realizadas (Anchino et al., 2019).

En resumen, los picosatélites educativos CanSat, gracias a su bajo costo, corto tiempo de construcción y diseño modular, se presentan como una excelente herramienta para la formación complementaria de estudiantes en temas relacionados con la tecnología espacial.

El Plan Espacial Nacional y las competencias CANSAT

En el Plan Espacial Nacional, aprobado por el Decreto 2076/1994 y sus posteriores revisiones en 1999 y 2005, se estableció como directriz que el desarrollo de la tecnología espacial debía vincularse con el sistema educativo. Este enfoque también tenía como fin generar un retorno social y económico para el país. En este marco, se asignó a la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE) la responsabilidad de desarrollar programas y fortalecer los vínculos con la comunidad científica y educativa.

La revisión de 2005 reforzó esta misión, estipulando que la CONAE debía asumir un rol de ente promotor de los programas de enseñanza donde se haga uso de información espacial, involucrando a los productos elaborados por la agencia desde el colegio primario. Esto se materializó en el Programa 2Mp, que buscaba incorporar el uso de la tecnología satelital al sistema educativo nacional (CONAE, s.f. -b). Este enfoque demostró una clara intención de vincular el ámbito espacial con la educación y que en el nivel secundario se vería alcanzado con las distintas ediciones de la competencia de satélites CANSAT.

Esta competencia, que se llevó a cabo hasta 2023, fue diseñada por la CONAE y el otrora Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (MINCyT) con el objetivo de acercar la ciencia y la tecnología a estudiantes de escuelas secundarias (Jefatura de Gabinete, s.f.). Para participar los alumnos debían construir un picosatélite, no mayor al tamaño de una lata de gaseosa, que sería lanzado desde un cohete de combustible sólido hasta una altitud aproximada de un kilómetro.

En la última edición de esta competencia hubo cinco equipos finalistas, los que lanzaron sus CANSAT desde el Centro Espacial Teófilo Tabanera, ubicado en la provincia de Córdoba. Estos trabajaron además en el análisis de los datos de telemetría recabados por sus equipos (presión, temperatura, tiempo de vuelo, etc.), lo que constituía la “misión primaria”, y en el procesamiento de esos datos a través de sus computadoras, lo que representaba el trabajo realizado en una “estación terrena” (Archivo Histórico de Noticias de Ciencia, 2023).

Vale agregar que existieron experiencias anteriores a la competencia CANSAT, aunque con un formato más colaborativo, como ser las que comenzaron durante la primera década del siglo XXI en colegios de la zona metropolitana de Buenos Aires, restringiéndose luego, a partir del año 2012, a escuelas de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires. En estos últimos casos, los vectores de lanzamiento fueron provistos por la Asociación de Cohetería Experimental y Modelista de la Argentina (ACEMA) (Arruabarrena et al., 2019).

Asimismo, existieron en San Luis otras experiencias dignas de mencionar. Las primeras vinculadas con el lanzamiento por globos aerostáticos, entre los años 2006 y 2009, que si bien no se corresponden con el estándar CanSat, presentan similitudes importantes al hacer experimentos relacionados con la telemetría de la sonda utilizada. En segundo término, en esa provincia también se produjeron otros proyectos similares que contaron con la participación de la Asociación Argentina de Tecnología Espacial (AATE) y con una articulación entre la Universidad de la Punta y colegios secundarios de la zona, los que también se caracterizaron por el uso de globos sonda para los lanzamientos (Arruabarrena et al., 2019).

En el plano internacional existen también competencias de este estilo, como la Cansat Competition en Estados Unidos, organizada anualmente por la American Astronautical Society (AAS) y patrocinada por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y la empresa Lockheed Martin, entre otras. Este certamen se distingue por tener un marcado carácter práctico, a diferencia de otros más orientados al diseño teórico (CANSAT Competition, s.f.).

En esta competencia, los estudiantes participan en todas las fases de un proyecto de ingeniería complejo, desde el diseño conceptual hasta la integración, realización de pruebas, operación real del sistema y análisis de los resultados de la misión. A diferencia de la competencia nacional, que está dirigida exclusivamente a estudiantes de nivel secundario, la CanSat Competition estadounidense está orientada a equipos universitarios.

Las palabras de los protagonistas

A los fines de enriquecer este trabajo con testimonios directos de los protagonistas de las competencias CanSat, tanto a nivel nacional como internacional, se presentan a continuación transcripciones de entrevistas realizadas a participantes. Cabe destacar que las preguntas formuladas fueron las mismas para los dos entrevistados y consistieron en las siguientes: 1) ¿Qué rol tenías en el equipo que participó en la competencia CANSAT? (profesor, alumno, coordinador, etc.); 2) ¿Pensás que el desarrollo de un picosatélite CANSAT te sirvió a los efectos de adquirir conocimientos útiles en materia espacial? ¿Por qué?; 3) ¿El involucramiento en la competencia se desarrolló dentro del marco de una materia del grado o fue algo extracurricular?; 4) ¿Fue difícil conseguir financiamiento? Ya sea referido a los materiales utilizados en el satélite o relativos a los costos de traslados y viáticos; 5) ¿Consideras que tu participación en este tipo de actividades tendrá impacto en tu futuro académico o profesional? Como ser la posible elección de un campo de estudio vinculado a lo espacial; 6) ¿Hay algo más que quieras agregar sobre tu experiencia en la competencia CANSAT?

La primera tiene como protagonista al Ing. Dario Lucchese Vides, profesor del Instituto Técnico de Aguilares dependiente de la Universidad Nacional de Tucumán y líder del proyecto CanSat en el equipo “Cóndor Salvaje”, el cual fue finalista en la competencia “CanSat Argentina 2023”, llevándose una distinción al “Mejor Logro Técnico”.

Respuestas:

1. En el equipo Cóndor Salvaje cumplía el rol de profesor-director de la misión.
2. Sin duda, la participación nos obligó a adquirir muchos conocimientos relacionados a misiones espaciales. Antes de la competencia no creíamos que un proyecto espacial podría llevarse al aula de una escuela media. La misma exigencia del proyecto nos llevó a incursionar en diversas áreas que no habíamos trabajado. Los estudiantes necesitaron aprender conocimientos científicos y tecnológicos de nivel universitario para poder avanzar en el desarrollo de la misión.
3. El proyecto no se insertó en una materia en particular, sino que fue multidisciplinario. Se necesitaron conocimientos y prácticas específicas de cada asignatura, pero también los estudiantes necesitaron aprender conocimientos científicos y tecnológicos de nivel universitario. Además, para determinados sistemas se buscó especialistas como por ejemplo para el desarrollo del parapente se recurrió a un parapentista.
4. Fue difícil conseguir financiamiento institucional y para no demorar el desarrollo del proyecto los profesores participantes decidimos financiar todos los gastos. Si contamos con la ayuda de un kit provisto por los organizadores que cubrió una parte del desarrollo.
5. A partir de esta competencia tenemos interés en poder seguir trabajando en proyectos espaciales, tanto para introducir en la enseñanza conceptos del ámbito espacial como para desarrollar proyectos satelitales.
6. El entrevistado no respondió a esta pregunta.

La segunda entrevista involucró a Victoria Klang, estudiante de Ingeniería Industrial en el Instituto Tecnológico de Buenos Aires (ITBA) y presidenta del SEDS ITBA. Ella fue una de las participantes del equipo de su universidad que viajó, durante el año 2024, a la “Cansat Competition” desarrollada en los Estados Unidos (Desarrollaron un satélite…, 2024).

Respuestas:

1. Mi rol en el equipo fue como líder, esto implicó un gran desafío para mí porque me convertí inmediatamente en el motor del equipo y una conexión importante entre todas las áreas del mismo, en el área electrónica, informática y de los materiales, la mecánica. Era una comunicación clave en esto, a la vez me comunicaba con la universidad y me encargué de la parte del sponsoreo, de la organización, mantener al equipo activo semanalmente porque está buenísimo hacer este tipo de proyectos, pero si no tenés a alguien atrás que te insista constantemente, quizás no se mantiene tan proactivo, entonces fue un gran desafío para mí, pero bien, eso implica más o menos lo que fue mi rol. ¿Qué opino del desarrollo de un pico satélite? Sí, me sirvió, bueno, me sirvió un montón para adquirir conocimientos porque este tipo de misiones simula una real, entonces ya tengo mucha conciencia de cómo funciona este tipo de misiones, cómo se dividen las áreas, la comunicación entre los equipos y ver cómo se integraban todas las ingenierías para un mismo fin, finalmente, y en un proyecto real fue muy valioso para mí.
2. Sí, me sirvió un montón para adquirir conocimientos porque este tipo de misiones simula una real, entonces ya tengo mucha conciencia de cómo funciona este tipo de misiones, cómo se dividen las áreas, la comunicación entre los equipos y ver cómo se integraban todas las ingenierías para un mismo fin, finalmente, y en un proyecto real fue muy valioso para mí.
3. La competencia fue algo extracurricular, es una competencia internacional. Esta iniciativa la trae el grupo estudiantil SEDS para promover este tipo de actitudes en los estudiantes, pero, sin embargo, los participantes de la competencia son quienes llevan a cabo este proyecto, pero es por fuera de la facultad y es un tiempo extra, más allá de las materias y lo que estemos cursando. Y la facultad no te reconoce esto, es algo personal, de crecimiento personal y porque uno tiene inquietud y le gusta meterse en cosas nuevas.
4. Sobre el financiamiento, podríamos decir que fue de lo más difícil, dado el contexto argentino, conmover a las empresas con nuestra historia no es nada fácil, y las universidades nos suelen aportar en esto acá, entonces, nada, fue difícil conseguirlo. Y uno tiende a pensar que, bueno, lo conseguís más adelante cuando tengas algo más armado, pero en realidad vos tenés que ya salir a buscar este financiamiento apenas empiecen con el proyecto, lo cual lo convierte un poco más difícil porque es verdad no tenés nada construido, entonces la empresa tiene que confiar en el equipo. Por eso está bueno cuando ya el equipo tiene un historial, pero la primera vez que el equipo va a conseguir financiamiento es el más difícil. Sí recomiendo que empiecen lo antes posible y que no lo deleguen solo a uno del equipo, sino que traten de hacerlo varios y con tiempo, mucho tiempo, anticipación, y que nunca paren de buscar y cuando empiecen a tener prototipos y cosas armadas, ahí es donde más tienen que insistir, pero siempre empiecen con mucha anticipación.
5. Sí considero que tiene un impacto este tipo de proyectos en mi futuro, especialmente porque me gusta mucho este rubro aeroespacial y siento que me dio mucha conciencia en qué lugar me gustaría meterme, en qué lugares no, cómo funciona en la vida real este tipo de misiones, lo que demanda de uno, lo que necesita saber y en ese sentido siento que me aportó mucho. Y más allá de si te gusta este rubro aeroespacial o no, está buenísimo ver cómo las ingenierías se combinan en un proyecto real y siento que en mi futuro eso tiene sentido.
6. Y una última cosa que me gustaría agregar, me gustaría incentivar a los otros para que tengan esta motivación de meterse a este tipo de proyectos o competencias internacionales porque está buenísimo ver las materias de la facultad y estudiar todo esto, pero meterse a este tipo de proyectos es un cambio muy distinto en la rutina y te aporta mucho conocimiento práctico y real y aparte es muy distinto a las materias que uno cursa en la universidad porque es un proyecto que hacen gente por motus propio y lo vuelve algo muy distinto y muy valioso y seguro te llegas un recuerdo hermoso, haya sido bueno el resultado o no, creo que vale mucho la pena este tipo de experiencias universitarias.

Conclusiones

Ha quedado claro que las competencias CanSat, u cualquier otro tipo de competencia de carácter práctico, representan una experiencia invaluable a los efectos de permitir a los involucrados aplicar los conceptos teóricos aprendidos en el aula en un proyecto real. A través de estas experiencias, no solo se adquieren conocimientos en áreas como ciencia, tecnología, ingeniería o matemáticas, sino que también se desarrollan habilidades blandas, como ser la comunicación interpersonal y el trabajo en equipo.

No obstante, existen también desafíos asociados con la participación en estas competencias y con el desarrollo de cualquier pequeño satélite. Como surge de las entrevistas, si bien se ha democratizado el acceso al espacio y a las disciplinas vinculadas con esta tarea, debido en parte a la posibilidad de acceder a kits de desarrollo o de adquirir pequeños componentes electrónicos económicos que faciliten la construcción de un CanSat o de otros picosatélites, lo cierto es que seguimos estando en presencia de una actividad costosa. Ya sea por las cuestiones logísticas vinculadas con la participación en estas competencias (por ejemplo, movilizarse durante varios días o semanas fueran de la provincia o del país de origen), como costos asociados con el lanzamiento de estos pequeños satélites (no es común que los equipos tengan acceso a elementos de cohetería durante la fase de desarrollo).

En conclusión, este tipo de competencias son una herramienta poderosa para incentivar el interés y la participación de los estudiantes en la industria espacial. Sin embargo, es necesaria también la implementación de este tipo de actividades dentro de la actividad curricular propia de los cursos de grado, sobre todo secundarios, para que los estudiantes puedan aprender haciendo dentro del aula. Esto evitaría la necesidad de dedicar el limitado tiempo libre de estudiantes y docentes, quienes a menudo no reciben una compensación adicional, a actividades de este tipo (algo que sin duda repercute en los niveles de participación en estas actividades). Asimismo, es menester continuar desarrollando políticas nacionales espaciales relacionadas con la educación, las cuales, como se ha visto, estuvieron contempladas en el Plan Espacial Nacional.

Bibliografía

Anchino, L., Torti, A., Miretti, M., Bernardi, E., Peretti, G., & Podadera, R. (2019). Desarrollo de un dispositivo CANSAT para fomentar el acceso a las tecnologías espaciales. XXI Workshop de Investigadores en Ciencias de la Computación. http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/77328

Archivo Histórico de Noticias de Ciencia. (28 de septiembre de 2023). CANSAT 2023: Cinco equipos de escuelas secundarias lanzaron sus satélites en el centro espacial de la CONAE en Córdoba. https://www.argentina.gob.ar/noticias/cansat-2023-cinco-equipos-de-escuelas-secundarias-lanzaron-sus-satelites-en-el-centro

Arruabarrena, M., Fernández, A., Medel, R. & Mori, L. (2019). Estudio bibliográfico del estado del arte del desarrollo y aplicaciones educativas de CanSats. X Congreso Argentino de Tecnología Espacial. https://www.researchgate.net/publication/332973924_ESTUDIO_BIBLIOGRAFICO_DEL_ESTADO_DEL_ARTE_DEL_DESARROLLO_Y_APLICACIONES_EDUCATIVAS_DE_CANSATS

Berini, F., Fernandez, A., Medel, R., Pessino, M., Requena, M., & Suárez, S. (2023). Minisatélite CANSAT para la enseñanza de las ciencias experimentales en diferentes contextos educativos. XXV Workshop de Investigadores en Ciencias de la Computación. https://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/164143

CANSAT Competition. (s.f.). CANSAT Competition. https://cansatcompetition.com/

Colin, A. (2016). Picosatélites cansat: una herramienta para la educación en ciencias del espacio. Revista Ciencia UANL, 19 (81), pp. 9-16. http://eprints.uanl.mx/id/eprint/11977

Comisión Nacional de Actividades Espaciales [CONAE]. (s.f. -a). Plan Espacial Nacional. Argentina.gob.ar. https://www.argentina.gob.ar/ciencia/conae/plan-espacial

Comisión Nacional de Actividades Espaciales [CONAE]. (s.f. -b). Programa 2Mp. https://www.argentina.gob.ar/ciencia/conae/unidad-educacion/acerca-de/programa-2mp

Desarrollaron un satélite: Universitarios argentinos llegaron a la final en una prestigiosa competencia internacional (1 de junio de 2024). La Nación. https://www.lanacion.com.ar/sociedad/desarrollaron-un-satelite-universitarios-argentinos-llegaron-a-la-final-en-una-prestigiosa-nid01062024/

Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación de Argentina. (s.f.). CANSAT Argentina. https://www.argentina.gob.ar/ciencia/sact/cansat-argentina

[1] Abogado por la Universidad Nacional de Rosario (UNR). Curso la Especialización en Derecho Aeronáutico y Espacial en el Instituto Nacional de Derecho Aeronáutico y Espacial (INDAE-UNDEF). Integrante del GEEyN (IRI).