Julian Fernandez vive actualmente en Madrid. Pero no es de allí. También estudia Bachillerato en un instituto. Pero es como casi si no lo hiciera. En unas semanas, si no hay más retrasos, este estudiante español de 16 años presenciará en streaming y desde España el lanzamiento al espacio de un satélite que ha construido él mismo y que pesa apenas 250 gramos.

De un hilo de Reddit a Nueva Zelanda

Julián Fernández, nacido en La Línea pero viviendo en Madrid desde hace dos años, se considera un autodidacta nato de la era Internet. Desde niño ha tenido interés por el espacio (su sueño siempre ha sido ser astronauta) y la vena maker la traia casi de serie, desmontando y construyendo aparatos electrónicos desde muy pequeño.

Entre sus primeros proyectos maker serios, ya con 11 años, se cuentan desde un kart casero a un Hovercraft de radiocontrol, una máquina de compostaje para un proyecto en un programa educativo de Apple o el más ambicioso de todos si sacamos el satélite de la ecuación: una cabina de simulación de un Boeing 737-800.

Julián también participó el año pasado en Robocampeones junto a tres compañeros de su centro Colegio Alarcón. Su proyecto quedó tercero en la categoría de prueba libre.

Dejar caer de la nada, sin apenas detalles, una idea y que acabe convirtiéndose en un año en todo un lanzamiento de un satélite al espacio hubiera sido impensable sin Internet de por medio

La idea que llevaron al concurso fue STRATONET, un dispositivo basado Arduino unido a un globo sonda para mejorar las comunicaciones en zonas rurales y proporcionarles conectividad para IoT. Pero Julián siguió tirando del hilo de esa idea alrededor de la democratización de las comunicaciones.

Disponer de acceso a Internet lo ha supuesto todo para las inquietudes de Julián, sin familiares directos en ningún campo relacionado con la tecnología.

“De Internet he podido aprender de miles de publicaciones y tésis acerca de satélites al igual que todos los campos relacionados como diseño de PCB's, telecomunicaciones o diseño mecánico”

Precisamente vía Internet surgió el actual proyecto, inicialmente sin el objetivo final que está a punto de alcanzar.

“Siempre he tenido una gran pasión por el espacio y he desarrollado hardware experimental para aplicaciones aerospaciales en el pasado como hobby sin intención de lanzar nada al espacio”

Hace aproximadamente un año, Julián iniciaba un hilo en Reddit con una proposición no muy común: lanzar un satélite al espacio. Así, sin más información ni apenas ninguna idea sobre cómo hacerlo o qué pasos eran necesarios.

“No sabía exactamente como hacerlo pero ya tenía claro algunos detalles preliminares acerca de cual era la misión y que tamaño iba a tener”

Alrededor de la misión de la propuesta, Julián nos cuenta que la premisa era que fuera algo útil, si no actualmente sí al menos en el futuro, pudiendo él formar parte de un avance relevante en la industria. Y hacerlo además de manera que fuera una contribución a la comunidad, justo gracias a la cual él ha podido desarrollar su pasión por el espacio y la construcción. De ahí que el proyecto del satélite sea open-source.

Julián, a la izquierda, junto con Richard, el otro fundador de Fossa System

Aquel hilo le hizo conocer al otro fundador de FossaSystem, Richard Bamford, de Inglaterra, así como a Jan Gromes, de República Checa. Ellos tres son quienes actualmente están involucrados en el proyecto a tiempo completo.

Cada uno de ellos se encarga de un bloque clave en el desarrollo del satélite tipo pocketqube. Bamford de la parte de software, Gromes de las telecomunicaciones y Julián Fernández del hardware.

Una asociación juvenil ahora, una empresa en el futuro

FossaSystem es actualmente una asociación juvenil sin ánimo de lucro cuyo objetivo básico es fomentar el desarrollo de picosatélites e inspirar a jóvenes y estudiantes en la nueva carrera espacial. Así consta en sus estatutos.

Esta parte de la inspiración le motiva especialmente a Julián, que cursando 1º de Bachillerato, admite que en la educación reglada en España actualmente no encuentra motivación alguna en los campos STEM. Como tampoco inversión, esencial según él para fomentar y motivar a generaciones jóvenes en estos sectores de futuro.

“Es bastante complicado encontrar tiempo para estudiar cuando hay tantas cosas que hacer, sin embargo las bases del sistema educativo español basadas en la memorización a corto plazo me permiten trabajar”

Su aportación al sistema es por medio de charlas y conferencias divulgativas que Julián realiza principalmente en colegios e instituciones a través de la asociación, la cual le ha supuesto gastos a nivel personal.

"Actualmente la asociación no genera beneficios. Lo considero más una inversión personal que una perdida por supuesto. En total me habré gastado 1000€ personales en el proyecto"

Esa faceta divulgativa la complementan en la asociación con la venta de kits de carácter educativo como un Pocketqube LORA.

Para el futuro, Julián nos confirma que Fossa Systems tiene la intención de expandirse con una división comercial independiente a la asociación sin ánimo de lucro, dedicada a crear y operar satélites adaptados a misiones comerciales específicas.

Crowfunding para la construcción y Everis para el lanzamiento

Casi un año después de los primeros contactos en Reddit, en el mes de marzo, Julián inició una campaña de financiación colectiva para conseguir el dinero necesario para la aventura del picosatélite FossaSat-1. En realidad se trataba de una campaña para conseguir dinero para la asociación sin ánimo de lucro detrás del lanzamiento y en la que el objetivo estaba fijado en 30.000 euros.

En julio, cuando el proyecto ya era algo más serio, apenas tenían para cubrir los gastos de fabricación, sobre unos 1.000 euros. Sin apoyo institucional, la llegada de algún patrocinador importante era clave para seguir. Y llegó.

“El crowdfunding no pudo cubrir el coste del lanzamiento, solo pudo cubrir el coste de manufactura del satélite. El resto fue patrocinado por EVERIS ADS”

La división espacial de la consultora Everis fue la salvadora del proyecto con el patrocinio del lanzamiento.

"Coincidimos con ellos en una conferencia y nos habían visto online, es un patrocinio del proyecto únicamente como muestra de su apoyo al emprendimiento y la promoción de los estudiantes en la ingeniería aeroespacial"

Pero no han sido los únicos en apoyar el proyecto. De manera diferente, profesores universitarios han facilitado el avance del proyecto en una fase importante: la construcción.

La principal aportación la ha realizado la Universidad Rey Juan Carlos, que a través de algunos profesores del centro ha permitido a Julián usar a lo largo de 3 semanas.

Gracias a la colaboración de diversos profesores, Julián Hernández pudo usar la sala blanca del Grupo de Optoelectronica Orgánica de la URJC para parte del montaje del satélite

En esa sala se realizó la fabricación del satélite así como las pruebas eléctricas y funcionales del satélite FossaSat-1 y sus distintos subsistemas.

"Todo se realizó en la sala blanca menos el mecanizado y la fabricación de los PCB de FR4 pues no compramos ningún componente ni sub-sistema ya fabricado"

Para otras pruebas previas al lanzamiento, la asociación juvenil tuvo que recurrir a entidades privadas y pagar por el uso de las instalaciones. Así, de las pruebas de vibración, claves para un lanzamiento de este tipo, se encargaron en el Nanosat lab de la UPM, a quien hubo que pagar el día de uso de las instalaciones. También las pruebas de termovacío y bakeout se realizaron en un laboratorio privado en Madrid.

Ese compromiso de la Universidad Rey Juan Carlos con el proyecto ha recibido respuesta por parte de Julián, que ha presentado Fossa-1 a estudiantes de ingeniería espacial mediante conferencias.

"Estamos trabajando con estos alumnos y asociaciones de la URJC para involucrar a estos estudiantes en la próxima misión"

Un satelite de 250 gramos para IoT

El mundo de los nanosatélites no para de crecer desde hace 5 años. Tanto kits de construcción con claro enfoque educativo como empresas que se han especializado en proveer de lugar exclusivo para picosatélites en sus cohetes. El límite todavía no se vislumbra.

Aunque en términos generales, un picosatélite como el FossaSat-1 contiene todos los subsistemas de un satélite mayor de comunicaciones, hay omisiones importantes más allá de las lógicas por el diferente tamaño y peso.

“Se omiten algunos subsistemas no críticos como la propulsion y el control de atitud activo que no son necesarios para nuestro caso específico. No contamos con sistemas redundantes ni cualificados para la radiación ya que nos basamos en una arquitectura COTS que reduce el coste y tiempo de desarrollo”

El Fossasat-1 es el primero de sus características en construirse de cero en España. Su diseño abierto está pensado para conseguir una rápida integración de payloads para otras misiones.

Tampoco tiene el FossaSat-1 la capacidad de procesamiento de información ni la velocidad de comunicación de un satélite mayor. Precisamente por eso es un tipo de dispositivo con potencial para las comunicaciones de IoT, un campo por el que Julián ha mostrado desde siempre un interés especial.

Uno de los grandes intereses del proyecto es el uso de la tecnología de espectro ensanchado LoRa. Con ella se admiten enlaces de comunicaciones IoT a baja velocidad a miles de kilometros con baja potencia. El objetivo es conseguirla con solo 10mW.

Un año de trabajo y más de 30.000 euros de coste para una vida útil de solo 5 meses

Si acaba por funcionar, un consumidor podría convertirse en alpha tester con un adaptador de unos pocos euros pero no es algo en lo que se haya pensado de manera práctica actualmente, ya que no se garantiza el servicio.

“El lanzamiento del FossaSat-1 ahora mismo es más experimental que funcional, el satélite no está intencionado para dar servicio a miles de personas”

La vida útil del satélite es de aproximadamente 2 años, sin embargo está limitada por la vida orbital de 5 meses que han fijado para el proyecto.

“Una vez lanzado realizamos una campaña de pruebas y puesta en operaciones del satélite para activar sus distintos subsistemas y comprobar su funcionamiento correcto. Al acabar su vida orbital vuelve a entrar en el atmósfera y se desintegra completamente”

25000 euros para enviar tu satelite al espacio

La proliferación de pico-satélites tiene una motivación directa asociada a su coste. De varios cientos de millones de euros de los habituales comerciales a solo 30.000 euros por estos picosatélites de apenas 5 cm, horas de trabajo, investigación y desarrollo aparte.

A la hora de poner en órbita un pico-satélite, ni el coste de los materiales ni del lanzamiento son el mayor obstáculo

Pero de ese coste total, el grueso se lo lleva la fase de lanzamiento al espacio.

“25.000 euros van destinados exclusivamente al lanzamiento, aunque estamos intentando reducir este coste. 5000 euros más van destinados a equipamiento, componentes y fabricación de prototipos y satélites. El resto del coste va dedicado a las pruebas de vibración y termovacío del satélite, suele ser gratis si lo ofrece una unviersidad pero en nuestro caso tuvimos que alquilar las instalaciones“

Con cierta desesperación, Julián Fernández nos confiesa que lo más complejo en el lanzamiento de un pico-satélite no es ni la fase de financiación ni de construcción.

“Sin duda el proceso más complicado de lanzar un satélite es conseguir las autorizaciones necesarias. Lo más importante es coordinar las emisiones en el espectro radioeléctrico del satélite para evitar interferencias”

Hay pues que gestionar permisos y documentación en el Ministerio de Economia, Empresa y Avanze digital, la Unión Internacional de Telecomunicaciones y la Union Internacional de Radioaficionados.

“Luego hace falta un permiso de lanzamiento por parte de la Agencia espacial de Nueva Zelanda y tramitar a nivel nacional el registro del satélites acorde con el tratado internacional de objetos espaciales de las Naciones Unidas. En total son cientos de páginas justificando y explicando que hace tu satélite y de qué manera para no poner en riesgo a nadie”

Pese a todo este esfuerzo, la industria aeroespacial es de las más flexibles e inseguras respecto a cumplir calendarios, con retrasos incluso de años.

El FossaSat-1 tenía previsto su lanzamiento este mismo mes de octubre pero se ha retrasado la puesta en órbita al próximo mes de noviembre. El motivo: retrasos con el proveedor de lanzamiento.

Pruebas del cohete que llevará el FossaSat-1 al espacio en noviembre

Para el FossaSat-1 será RocketLabs, una de las nuevas empresas surgidas por el boom de los pico-satélites. Su cohete modelo tiene una altura de 17 metros y un diámetro de 1.2 metros. Por comparar, el Falcon 9 tiene 70 metros de altura y casi 4 de diámetro.

A mediados de octubre se realizó la integración del FossaSat-1 en su lugar reservado en el expulsor que volará en el cohete electrón de RocketLabs. Después de todas las pruebas funcionales, de vibración y termovacío, la suerte está echada.

“Ya no tenemos acceso al satélite y no lo volveremos a probar. En estos momentos Rocketlabs está realizando las pruebas de sus motores y etapas de nuestro cohete”

Lo arriesgado de un lanzamiento de este tipo lo sabe bien Julián, que nos lista los posibles problemas: un fallo del cohete total, una inserción orbital equivocada, un fallo del expulsor y una colisión entre satélites al expulsar.

“A partir de ahí las antenas y los paneles solares se tienen que desplegar correctamente para realizar la primera comunicación, si los paneles solares fallan a los 3 días el satélite cesara de transmitir. En los siguentes meses se evaluará el funcionamiento de la batería como ultimo punto de fallo principal al igual que los fallos causados por radiación”

Si todo sale bien, en unas semanas esta idea surgida de un foro de Reddit y creada por un adolescente español hará dos pases por encima del horizonte cada día. A 400 km de altura y 7.6 km/s.