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Espacio

Una lente espacial

Una cámara construida en Brasil para fotografiar la Tierra, equipará el satélite sino-brasileño Cbers-3

eduardo cesarEl lanzamiento del próximo Satélite Sino-Brasileño de Recursos Terrestres (Cbers-3), previsto para abril del año 2010, será un momento importante no sólo para el programa espacial brasileño ya que éste es el cuarto artefacto de la serie y buena parte de él está siendo desarrollada en el país-, sino también para Opto Eletrônica, una empresa con sede en São Carlos, en el interior paulista, responsable del proyecto y fabricación de una de las cámaras del satélite capaz de fotografiar la corteza terrestre. El aparato, que lleva el nombre de cámara multiespectral MUX, representa un importante salto tecnológico para la industria nacional, porque es el primero del género que será íntegramente construido en el país. Las imágenes generadas de los territorios de Brasil y China, serán destinadas al monitoreo ambiental y a la administración de los recursos naturales. Para lograr esto, la imagen tendrá una resolución de la superficie terrestre de 20 metros de lado, característica responsable de la nitidez, un parámetro que no es de menor importancia, teniendo en cuenta que el Cbers-3 será puesto en órbita a 800 kilómetros de altitud. Eso equivale a divisar un tren en la superficie de la Tierra o una mosca vista desde 400 metros de distancia. La franja de longitud fotografiada, que es la extensión de territorio visto en una línea en la imagen, es de 120 kilómetros de largo.

La fabricación de la MUX por parte de Opto es parte de la directriz del programa espacial brasileño de fomentar el desarrollo de tecnología de punta dentro de la industria nacional, capacitando a nuestras empresas para participar en forma competitiva en el mercado espacial internacional, subraya el ingeniero Mario Selingardi, responsable técnico del proyecto en el Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe, sigla en portugués). Además, la fabricación de este subsistema del Cbers-3 por parte de un socio nacional ayuda al país a obtener independencia tecnológica en áreas altamente sensibles desde el punto de vista estratégico. La fase actual de desarrollo de la cámara es la de realización de test funcionales según el modelo de ingeniería de la MUX. Este modelo es un prototipo que es anterior al modelo de calificación o de equipamiento que efectivamente va a volar. El modelo de ingeniería debe partir en el mes de julio hacia China, donde se le realizarán pruebas eléctricas en integración con otros sistemas. En los experimentos realizados aquí, la cámara se somete a ensayos  destinados a confirmar si soporta las cargas del lanzamiento y las condiciones de temperatura y vacío en el espacio, además de verificar si cumple los requisitos de envejecimiento y compatibilidad electromagnética manteniendo su desempeño funcional. Según el Inpe, los ensayos, realizados en el Laboratorio de Integración y Test del instituto, demostraron que el desempeño óptico del equipo no sufrió degradación. ?La cámara ha superado exitosamente los ensayos, informa Selingardi, del Inpe.

eduardo cesarLa realización de esos experimentos es un paso importante en el largo camino iniciado en diciembre del año 2004, cuando Opto ganó la licitación internacional para la fabricación de la cámara. La MUX comenzó a ser proyectada ya en el mes siguiente y la primera etapa del trabajo (la conclusión del proyecto preliminar) quedó lista a fines de aquel año. Para hacerse una idea de la complejidad del proyecto preliminar, basta decir que  estuvo compuesto por más de 450 documentos y 16 mil páginas. Enfrentamos una gran dificultad, que fue la transformación de esa montaña de informes y análisis en un proyecto de equipamiento que funcionase, comenta el ingeniero Mário Stefani, director de Opto, quien coordina el proyecto de la MUX. Los análisis eran minuciosos, ya que debían prever con exactitud el funcionamiento de la cámara y si ella soportaría el lapso de tiempo necesario en el ambiente hostil del espacio, dice.

Proyecto firme
La cámara se asemeja muy poco a sus análogas de uso personal o incluso profesional. Pesa nada menos que 115 kilogramos y mide 1,10 metros de largo por 80 centímetros de ancho y 55 centímetros de altura. Es un artefacto robusto y altamente sofisticado, y está dividido en tres módulos. La cámara propiamente dicha, conocida por la sigla RBNA, se halla compuesta por las lentes, plano focal, sistema térmico, radiadores, calentadores y blindajes, entre otras piezas. El segmento RBNB responde por el control de la temperatura y del sistema de ajuste focal, mientras que el RNBC procesa y acondiciona las imágenes para su envío a la Tierra. Toda la estructura óptica y mecánica de la cámara, como así también los equipos de ensayo, están siendo proyectados y desarrollados por el equipo de ingenieros de Opto. El diseño electrónico, también fue realizado por la empresa, mientras que los componentes son importados. Pero el sensor de imagen de la cámara y los chips electrónicos calificados para el uso espacial son provistos por el Inpe. En el Cbers-2 (en órbita desde septiembre del año 2007) había una cámara denominada WFI (sigla en inglés de enfoque de amplio espectro de visión), cuya electrónica fue desarrollada en el país, aunque su módulo óptico, plano focal y electrónica de aproximación fueron importados desde Estados Unidos. Ahora Opto integra también, junto con Equatorial Sistemas, de São José dos Campos, el consorcio responsable de esta cámara en su versión amplificada para el Cbers-3. Somos la empresa responsable del proyecto y construcción del bloque opto-electrónico, informa Stefani. Además de la MUX y de la WFI, otras dos cámaras fueron parte de la carga útil del Cbers-3: la PAN, con banda pancromática, y la IRS, sigla en inglés por enfoque de barrido de media resolución, que están siendo realizadas por empresas chinas. China también fue responsable de la fabricación de la cámara MUX que integró el Cbers-2B, lanzado en septiembre del año pasado. Existe, empero, una diferencia entre esos equipos y el que está siendo producido actualmente en Opto. La cámara brasileña percibe en cuatro colores, registrando imágenes en azul, verde, rojo e infrarrojo, mientras que la china no poseía la banda espectral azul. La inclusión de la banda azul, simultánea con las otras tres originalmente previstas, fue polémica y costosa. Eso sin mencionar que la complejidad del proyecto óptico aumentó mucho exigiendo mayor precisión y control en el fabricación, afirma Stefani. Semejante esfuerzo está justificado. La banda azul permite captar imágenes más definidas de la cobertura vegetal y de los recursos hídricos, colaborando para un mejor seguimiento de la producción agrícola. Cuando se encuentre operando, la MUX generará imágenes que podrán utilizarse para el control y monitoreo hídrico, forestal, agrícola, perimetral, urbano y mineral. Estos datos ayudarán para la identificación de incendios, desmontes u ocupación ilegal del suelo y en una planificación sostenible.

eduardo cesarEn razón de lo inédito de la empresa y de la complejidad de la MUX, varios desafíos debieron y aún precisan sortearse para la fabricación del subsistema. Uno de los principales dichos respecto del alto grado de precisión óptica de la cámara, que exige que las lentes sean construidas con exactitud de micrones. El montaje de las lentes, además de obedecer a un rígido posicionamiento, precisa ser confiable y suficiente para soportar las cargas de lanzamiento del cohete, en la que los niveles de vibración alcanzan las 56 G (o 560 m/s2). El sensor de imagen, compuesto por alrededor de 6 mil minúsculas placas cuadradas de aproximadamente 13 micrones por lado, también exigió mucha pericia por parte de los ingenieros de la empresa. Un grano de polvo que se deposite sobre el sensor puede hacer sombra o cegar este elemento de imagen. Por ello, el montaje y prueba de la cámara necesitan realizarse en un ambiente sin polvo. Opto construyó 450 metros cuadrados de salas limpias, destinadas a la manipulación de los sistemas ópticos de precisión. En ellas, el índice de partículas es menor a mil por metro cúbico, y sus medidas son menores que un micrón, dice Stefani.

Ley rígida
Otra dificultad superada fue el boicot de empresas norteamericanas a algunas piezas y componentes utilizados en la cámara, a causa de la ley Itar (siglas de International Traffic In Arms Regulation, o normas sobre el tráfico internacional de armas). Esa norma determina explícitamente, entre otros planteos, que los satélites o cámaras con sensores remotos, al mismo tiempo que su uso civil, atiendan los intereses estratégicos y de seguridad de Estados Unidos. En caso de que un programa fuera considerado contrario a esos intereses, las soluciones o componentes estadounidenses se hallan impedidos por ley para su disponibilidad. La ley Itar es rígida, pudiendo originar multas millonarias y prisión para los ingenieros involucrados. Una serie de componentes críticos, esenciales para su utilización en el Cbers, fueron súbitamente impedidos de ser comercializados. En el caso de la MUX, tuvimos varios casos de embargo. Uno de ellos fue un conversor de voltaje para uso espacial. Luego de que el producto fuera encargado, pagado y aprobado el embarque, no pudo ser enviado a Brasil y el proveedor terminó devolviendo el dinero. La parte del proyecto afectada tuvo que ser enteramente reconstruida, relata el físico Jarbas Caiado de Castro Neto, presidente de Opto. En la época, la decisión originó un gran problema, pero ahora comprendemos que la ley Itar es una oportunidad para que desarrollemos soluciones propias y nuevos abordajes del proyecto.

eduardo cesarUn equipo integrado por 45 personas, entre físicos, ingenieros mecánicos, electrónicos, de materiales y de producción, además de técnicos ópticos, electrónicos y mecánicos, participa en la construcción de la MUX. Al final de las pruebas con el modelo de ingeniería, construido con componentes similares y más baratos, se iniciará una nueva fase del proyecto, que consiste en la fabricación del modelo calificado. Se trata del mismo proyecto, pero ahora con materiales y componentes apropiados para el uso espacial. Ese nuevo modelo, que estaría listo en el mes de julio de 2008, debe atravesar por una batería de ensayos para ser considerado apto para subir y operar en el espacio. Luego de probarse, el modelo de calificación queda condenado, porque sus componentes habrán sido sometidos a severas cargas mecánicas, térmicas y electrónicas, no contando ya con la calidad y confiabilidad necesarias para viajar al espacio. Opto finalmente se encontrará habilitada para construir el modelo de vuelo que será integrado al satélite. Deberá fabricarse con los mismos procesos, herramientas y secuencia de operación utilizados en la fabricación del modelo de calificación, explica Selingardi, del Inpe. Serán fabricados tres modelos de vuelo, uno para el Cbers-3, otro para el Cbers-4, con lanzamiento previsto para el año 2013, y un tercero de reserva. El contrato del Inpe con la Opto es de setenta y cinco millones de reales.

La fabricación de la MUX es el principal proyecto de la División Aeroespacial de Opto, creada en el año 1994 con el objeto de realizar investigación y desarrollo de productos, y prestar consultoría optoelectrónica y sobre láser en el rubro aeroespacial. En total, la empresa facturó cuarenta y cinco millones de reales durante el año 2007. Nuestra tecnología se basa en el trípode óptico, mecánica fina y electrónica, lo que nos permite desarrollar productos para los rubros oftálmico, de películas finas, aeroespacial y de defensa, destaca Castro. La empresa fabrica productos tales como retinógrafos, láser quirúrgicos para retina, filmes finos antirreflejo para uso oftálmico y odontológico, microscópicos quirúrgicos, medidores de distancia láser, además de sistemas para el área de defensa. Contamos con miles de clientes en el rubro de filmes finos en su mayoría fabricantes y locales de venta de anteojos. Con el mismo producto, dentro del segmento de reflectores para uso odontológico, llegamos a contar con casi el 50% del mercado mundial, no obstante, debido a la competencia china, nuestra participación sufrió una caída acentuada en los últimos años, dice el presidente de Opto. En el área de equipos médicos, Opto se halla presente en 64 países, mediante sucursales o por intermedio de distribuidores. La empresa, fundada por cinco amigos en el año 1985, está basada en la calificación de su cuerpo funcional. Entre sus 345 empleados, 42 poseen maestría, doctorado o título de MBA y los demás son graduados universitarios o con formación técnica.

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