Modelado del proceso de diseño de nanosatélites de clase universitaria y análisis de escenarios futuros del sector espacial mexicano

Abstract

RESUMEN: Desde hace siglos, la posición y trayectoria de las estrellas y planetas han servido como referencia para el ser humano en temas de navegación y predicción meteorológica. Los satélites en la actualidad sirven como instrumentos que han facilitado la vida del hombre para diversas aplicaciones, tal como navegación, meteorología, vigilancia, monitoreo, etc. Para poder desarrollar tecnología satelital se requiere un enfoque multidisciplinario que involucre factores técnicos, operativos, económicos, regulatorios y económicos. En el argot especializado a este enfoque se le conoce como ingeniería de sistemas espaciales. Actualmente, existen diversas metodologías para diseñar proyectos orientados al desarrollo de vehículos espaciales. Sin embargo, estos presentan diferentes perspectivas de diseño que varían de acuerdo al tipo de aplicación y objetivo que se persiga con el uso de estos. El enfoque de este trabajo se orienta a los satélites, en particular a los denominados nanosatélites, que han permitido a países en vías de desarrollo tecnológico, tal como es el caso de México, incorporarse a la carrera espacial con un bajo costo de desarrollo y con un alto valor agregado en la generación de capital humano especializado. El presente trabajo de investigación se centra en el análisis de las metodologías para el diseño de proyectos satelitales encontradas en la literatura; sin embargo, estas metodologías, en su mayoría han sido desarrolladas por organizaciones robustas como la Agencia Nacional de Administración Espacial(NASA), o la Agencia Espacial Europea (ESA), cuyos procesos no siempre pueden ser implementados a otras organizaciones por las diferencias culturales y organizacionales que reinan en el contexto de la región donde se desea implementar, por lo que se requiere una adaptación de estas según sea el caso. La metodología desarrollada en este trabajo, integra además del valor de la investigación realizada sobre el tema, la experiencia real del autor en el desarrollo del primer nanosatélite mexicano, a pocos años de la creación de la Agencia Espacial Mexicana y con la participación en este proyecto de diversas universidades, tal como el Instituto Politécnico Nacional y la Universidad Nacional Autónoma de México. Además del análisis e integración de diversas metodologías para esta investigación, se desarrolló un caso de estudio con el proyecto IPN-SAT, el cual pretende ser el primer proyecto satelital integro que se desea realizar en el Instituto Politécnico Nacional. Para ello, se emplearon herramientas de alto valor de innovación reportadas en la literatura, tal como el modelado y notación de procesos de negocio(BPMN), la ingeniería de sistemas basada en modelos (MBSE) y el lenguaje de modelado para la ingeniería de sistemas (SySML).Por otro lado, y dada la condición que el sector espacial del país se encuentra en ciernes, se realizó un análisis de escenarios futuros de dicho sector, mediante la aplicación de la metodología del Análisis Causal Estratificado (CLA). Esta metodología permitió identificar escenarios alternativos que promuevan el desarrollo del sector espacial mexicano. La fusión de metodologías y herramientas aplicadas en este trabajo representan un elemento innovador que puede ser aplicado para el desarrollo de proyectos espaciales universitarios, y en particular en países en vías de desarrollo tecnológico que desean incorporarse a la carrera espacial. ABSTRACT: In this research an analysis of the elements that integrate space systems has been developed focusingin nanosatellites specially in CubeSat technology. A modeling of the satellite design process was carriedout. Given the complexity of this type of project, systems engineering is essential for the developmentof space technology.The models presented in this paper are based on Model-Based Systems Engineering (MBSE), as wellas using Business Process Model and Notation (BPMN) and Systems Engineering Modeling Language(SySML) standards.The result of this work is shown in the models that were developed to represent the satellite designprocess. Besides, this process has been used to apply to a case study in a nanosatellite project calledIPN-SAT where the required considerations have been made for estimating the first conceptual designof this project.This work is considered as novel since the national and international scientific community shows agreat interest in the application of systems engineering based on models.