El programa espacial de Taiwan ayuda a los investigadores a explorar desde el clima hasta el origen del universo.
En una era en la que los satélites brindan una herramienta vital para cualquier cosa, desde explorar los misterios de la física hasta monitorear los desastres naturales, Taiwan desempeña un papel importante. Por ejemplo, a principios de julio de este año, se puso en línea el segundo centro de control en tierra para un detector de rayos cósmicos en la Estación Internacional Espacial (ISS, siglas en inglés) en el Instituto de Ciencias y Tecnologías Chung Shan, en el Distrito de Taoyuan, norte de Taiwan. Entre los participantes a la ceremonia de inauguración del centro de control se encontraba William H. Gerstenmaier, administrador asociado para la Dirección de Exploración Humana y Operaciones, subordinada a la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio de Estados Unidos. Durante la ceremonia, Gerstenmaier dijo que en Taiwan “deberían estar muy orgullosos” por sus contribuciones a este proyecto de física en particular, que se conoce como el Espectrómetro Alfa Magnético-02 (AMS-02, siglas en inglés). En mayo de 2011, la nave espacial estadounidense Endeavor llevó el AMS-02 a la ISS, donde será usado para buscar partículas que emanan de estrellas distantes, que podrían ofrecer pistas sobre el origen del universo, la materia oscura y la antimateria.
El laureado nobel Samuel Ting, físico en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y académico en la Academia Sínica, el principal instituto de investigaciones de Taiwan, propuso el proyecto AMS en 1995. Desde entonces, Ting ha supervisado la tarea de aprovechar la experiencia de los científicos y las organizaciones de investigación de Taiwan y otros 15 países. Las instituciones participantes de Taiwan en el proyecto de AMS, que opera subordinado al Buró de Armamentos del Ministerio de la Defensa Nacional, y la Organización Nacional del Espacio (NSPO, siglas en inglés).
En vista de sus lazos de mucho tiempo con el proyecto AMS-02, Taiwan fue seleccionada para ser sede del segundo centro para el control desde tierra, que sirve de apoyo a la sede principal del proyecto y otra unidad de control desde tierra ubicada en la Organización Europea para la Investigación Nuclear en Ginebra. Entre las responsabilidades de Chung Shan estaban el desarrollo de procesamiento de datos y los sistemas de transmisión para AMS-02, mientras que la NSPO ayudó a aprobar esos sistemas en sus instalaciones avanzadas en el Parque Científico de Hsinchu, en el norte de Taiwan. El parque científico es el centro de la industria de alta tecnología de Taiwan. Jinchi Hao, líder del proyecto internacional de Chung Shan, dice que la cooperación entre su instituto y la NSPO relacionada con el proyecto AMS-02 refleja la mayor habilidad que tiene Taiwan para desarrollar sus propias tecnologías espaciales.
El detector de rayo cósmico AMS-02, dentro del círculo, sobre la Estación Espacial Internacional. Un centro de control desde tierra para el detector fue inaugurado en julio de este año en Taiwan. (Cortesía del Instituto de Ciencias y Tecnología Chung Shan)
El programa espacial de Taiwan comenzó en octubre de 1991, cuando el Yuan Ejecutivo aprobó el Plan nacional a largo plazo para el desarrollo de tecnología espacial, y estableció la Oficina Nacional del Programa Espacial, para la que se usó originalmente el acrónimo NSPO. La oficina preparatoria operaba bajo la subordinación del Consejo Nacional para las Ciencias (NSC, siglas en inglés), a nivel de Gabinete, y tenía la tarea de supervisar los asuntos relacionados con el espacio del país. En 2005, la oficina dejó de tener estatus preparatorio y cambió su nombre a Organización Nacional del Espacio.
En 1992, más de 30 científicos y técnicos jóvenes fueron enviados primero al Instituto de Mecánica Aplicada en la Universidad Nacional de Taiwan en Taipei, y luego al Laboratorio de Física Aplicada en la Universidad Johns Hopkins en Maryland, donde estudiaron ciencias espaciales y tecnología. A principios de 1993, la oficina preparatoria se trasladó a la sede actual de la NSPO en el Parque Científico de Hsinchu para obtener mejor acceso al talento en ingeniería y tecnología de las empresas que se encuentran allí, así como el apoyo académico de la Universidad Nacional Chiao Tung y la Universidad Nacional Tsing Hua, que se encuentran cerca, y son famosas por sus investigaciones científicas y en materia de ingeniería.
Hoy día, NSPO es una de las once organizaciones que opera subordinada a los Laboratorios Nacionales de Investigación Aplicada (NARL, siglas en inglés), una organización que fue establecida en 2003 y recibe la mayor parte de sus fondos del NSC. Otras organizaciones de NARL, tales como el Centro Nacional para la Implementación de Chip y el Centro para la Investigación sobre Tecnología de Instrumentos, también trabajan con la NSPO en el área de tecnologías espaciales. “Este es un campo interdisciplinario que requiere de la integración de diversas disciplinas, incluyendo comunicaciones, mecánica, termodinámica, astronomía, física de la Tierra y tecnología de la información”, dice Chang Guey-shin, director general de NSPO.
En alusión a la brecha que ocurre algunas veces entre los ideales románticos de los científicos y los métodos necesariamente pragmáticos de los ingenieros, Chang enfatiza que NSPO se centra más en el trabajo de ingeniería que en la investigación científica. Chen Way-jin, director de la División de Control de Calidad de Producto, está de acuerdo con la valoración de Chang, diciendo que “mientras que los científicos quieren que un proyecto sea el mejor, los ingenieros tratan de que sea lo suficientemente bueno”.
El primer resultado concreto de los esfuerzos de NSPO para integrar ciencia avanzada y tecnología práctica ocurrió en 1999 con el lanzamiento de Formosat-1 (anteriormente conocido como Rocsat-1), el primer satélite de Taiwan. Formosat-1 fue construido bajo el acuerdo de transferencia de tecnología con TRW Inc., de Estados Unidos, que produjo los sistemas aeroespaciales y de defensa. Conforme al acuerdo, 28 empleados de la NSPO trabajaron con ingenieros de TRW en la planificación, diseño, ensamblaje y prueba del satélite, un proceso que brindó mucha experiencia al programa espacial de Taiwan.
Formosat-3 durante su ensamblaje en la instalación avanzada de NSPO en el Parque Científico de Hsinchu en el norte de Taiwan. (Cortesía de la Organización Nacional Espacial)
Desde su órbita a 600 kilómetros de altura, los tres instrumentos principales de Formosat-1 fueron usados por científicos en varias universidades para investigar la ecología marina, el plasma y la electrodinámica en la ionosfera, así como las comunicaciones de ultra alta frecuencia. Formosat-1 quedó fuera de servicio en junio de 2004, tras cinco años y medio de exitosa labor.
Formosat-2, que contiene sistemas construidos por varias compañías taiwanesas y EADS Astrium SAS, de Francia, fue lanzado en mayo de 2004, y hasta hoy continúa su misión de observar la Tierra. El satélite que orbita a aproximadamente 880 kilómetros, es capaz de fotografiar diariamente una extensión de terreno 10 veces más grande que Taiwan, y tiene una resolución para objetos pequeños de hasta 2 metros en blanco y negro, y 8 metros en color. Ya a comienzos de este año, Formosat-2 había fotografiado una extensión de terreno cinco veces del tamaño de la Tierra. Las imágenes del satélite están a la venta en Spot Image SA, con sede en Toulouse, Francia. Los gobiernos y las organizaciones alrededor del mundo compran estas imágenes de alta resolución para monitorear el uso de los terrenos agrícolas, el impacto medioambiental y la salud forestal, así como para la planificación nacional de la tierra.
La habilidad de Formosat-2 para fotografiar el mismo punto de la superficie de la Tierra durante días consecutivos, resultó vital para monitorear los desastres naturales u ocasionados por los humanos. Las imágenes del satélite se ofrecen al público interesado a través de organizaciones intermediarias, tales como Charter International, Sentinel Asia y el Instituto de las Naciones Unidas para el Programa de Formación e Investigación de Aplicaciones Operacionales de Satélite, el que a su vez brinda información para la gestión de desastres y las agencias de desarrollo sostenible en todo el mundo. “Generalmente, Formosat-2 toma las primeras fotografías de los desastres naturales alrededor del mundo”, dice Chang.
Constelación de satélites
Formosat-3 fue lanzado en 2006, y está compuesto por seis satélites idénticos que funcionan a control remoto y orbitan a 800 kilómetros; además, incluye el Sistema de Observación en Constelación para Meteorología, Ionósfera y Clima (COSMIC, siglas en inglés). Uno de los satélites de la constelación tuvo una falla en 2007, pero los otros cinco continúan brindando información sobre los pronósticos del tiempo y la investigación relacionada al clima.
La constelación de satélites fue desarrollada bajo un acuerdo cooperativo con Estados Unidos, y es operado conjuntamente por la Corporación Universitaria para la Investigación Atmosférica de ese país y la NSPO. COSMIC puede registrar más de 1.000 medidas de la temperatura, humedad y presión atmosférica de la Tierra cada 24 horas, y ha suministrado dicha información a más de 1.600 usuarios en 57 países. La habilidad para monitorear todo el mundo que posee Formosat-3 y la cantidad de información que produce, cumplen un papel vital en la reducción de errores en el pronóstico del tiempo, dice Chang.
La representación de un artista de los satélites Formosat-7 en órbita.
Formosat-3 fue el último sistema de satélite desarrollado bajo el Plan Nacional a Largo Plazo para el Desarrollo Tecnológico, que estuvo en marcha de 1991 a 2006. Para mantener la continuidad del programa espacial, en diciembre de 2003 el NSC aprobó una segunda fase del plan y programó su ejecución de 2004 a 2018. Los dos años en que coexisten ambos planes fueron diseñados para permitir la culminación de proyectos que comenzaron bajo la primera fase, así como nuevos proyectos para el futuro. En la primera etapa, Taiwan se enfoca en acumular conocimientos y experiencias a través de la colaboración con compañías extranjeras y las organizaciones de investigación, y en la segunda fase, la NSPO debe utilizar esa experiencia para trabajar en proyectos localmente diseñados y creados.
La NSPO sigue esas directrices siempre que le sea posible, al tiempo que desarrolla el nuevo satélite Formosat-5, que está programado para ser lanzado a finales de 2014. “En el pasado, trabajamos en gran medida en la fabricación de las partes separadas del -satélite, en lugar de un sistema integrado, dice Chang. “Para el Formosat-5, excepto para algunos componentes comprados a vendedores -extranjeros, hemos diseñado y construido las partes, y estamos ensamblando todo el satélite nosotros mismos”.
Estándares rigurosos
Así como su predecesor Formosat-2, Formosat-5 será usado para la observación de la Tierra. El nuevo satélite incluirá probablemente un sensor de imagen fabricado localmente, un componente que convierte la luz en señales eléctricas. Los sensores de imagen deben construirse con estándares de calidad rigurosos para que los satélites de observación puedan brindar fotografías de alta resolución. La NSPO se enfoca en el desarrollo de un sensor con semiconductor de óxido metálico complementario (CMOS, siglas en inglés) para el Formosat-5, en lugar de sensores con dispositivo de carga acoplada (CCD, siglas en inglés) comúnmente usado en otros satélites de observación. La organización centró su atención en el desarrollo de tecnología CMOS porque los fabricantes de Taiwan carecen de la capacidad para producir sensores CCD para el uso en satélites, y porque es difícil obtener sensores CCD en Taiwan debido a los estrictos controles para la exportación de tecnología en Estados Unidos y Canadá. Por otra parte, las recientes mejoras en la tecnología de sensores CMOS brindan a los dispositivos el potencial de competir con los sensores CCD en cuanto a la calidad de la imagen.
El centro de control de satélite en la NSPO.
Hasta ahora, las pruebas de los nuevos sensores CMOS, que están siendo desarrollados y fabricados principalmente por CMOS Sensor Inc. y United Microelectronics Co., han demostrado una calidad de la imagen que se compara, y en algunos casos supera, a la del sensor CCD de Formosat-2. El desarrollo exitoso de los sensores de imagen CMOS para los satélites de observación puede marcar un hito importante en el desarrollo de la tecnología espacial de Taiwan.
El desarrollo de la tecnología local es también parte del enfoque del Formosat-7, que fue planificado al comienzo del esfuerzo conjunto entre Taiwan y Estados Unidos. Chang dice que con el desarrollo de Formosat-5 localmente, y la cooperación con la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos en Formosat-7, la NSPO trabaja ahora en un programa de satélite, y la mitad de otro, al mismo tiempo.
Formostat-7 es también conocido como COSMIC-2, ya que está compuesto de 13 satélites pequeños. Seis de los satélites orbitarán en un plano de 72 grados en relación al Ecuador de la Tierra, seis orbitarán en un plano de 24 grados y uno servirá como repuesto. Está programado que los primeros seis satélites se lanzarán en 2015, y los otros siete en 2017. Formosat-7 está diseñado como un seguimiento directo de Formosat-3, que se predijo originalmente tendría una vida útil de 5 años. Al igual que ese primer sistema de satélite, Formosat-7 brindará información sobre el pronóstico del tiempo, la investigación climática, y los estudios de la ionosfera, pero el nuevo sistema verá grandes mejoras en la precisión y la frecuencia de las medidas.
El programa espacial de Taiwan no se limita a los satélites, y el país lanzó su primer cohete sonda en 1998. Los cohetes sondas sirven para realizar investigación en lo que Chang denomina la “región desconocida” de la atmósfera, que comienza a 50 kilómetros de la superficie de la Tierra y se extiende hasta 300 kilómetros. Esta región sólo puede alcanzarse con cohetes, a 50 kilómetros de altura es -demasiado alto para los globos sondas, y 300 kilómetros es demasiado bajo para los satélites.
La NSPO diseña sistemas de cohetes sondas, Chung Shan realiza la fabricación, y las universidades locales desempeñan la carga científica. El lanzamiento más reciente de un cohete sonda fue en mayo de 2010; seis a 11 lanzamientos más tengan lugar probablemente antes de 2018.
Desde 2001 hasta este año, Lee Lou-chuang ocupó consecutivamente el cargo de jefe, tanto de la oficina preparatoria de la NSPO, el NARL, la Universidad Nacional Central, como de el NSC, lo que le brindó una vasta experiencia en programas espaciales y tecnología espacial, que es prácticamente sin igual en Taiwan. En 2006, Lee presentó una propuesta para el programa de ciencias de la nación, que requiere enfocarse en un limitado número de proyectos, y trabajar para convertirlos en los mejores del mundo. Chang también está a favor de esta propuesta para el programa espacial de Taiwan. “No estamos compitiendo con otros países para avanzar hacia el espacio”, dice. “En lugar de ello, queremos construir una base sólida y estable a fin de hacer contribuciones persistentes e innovadoras en la tecnología espacial. Nuestros programas espaciales son de menor escala que aquéllos de Corea del Sur, China continental o Estados Unidos, porque tenemos diferentes bases de financiación. Pero aún así podemos usar los recursos que tenemos para desarrollar nuestra ventaja competitiva de una manera inteligente y dejar que nuestra innovación brille”.