Marina Díaz, área de Cargas e Instrumentación del INTA: "El sector aeroespacial ya tiene entidad propia, tendríamos más potencial si fuéramos una agencia"

24/03/2010 (Infodefensa.com) Por A. V. Suárez - Madrid - Dicen que las meigas y mouras haberlas háylas y, sorprendentemente, se pueden encontrar en el Instituto Nacional de Tecnología Aeroespacial (INTA). MEIGA y MOURA son los nombres del conjunto de cargas útiles y magnetómetro que las sondas MetNet llevarán a la superficie marciana, "la moura es un tipo de meiga que vive escondida en las aldeas guardando un tesoro y si la cuidas te lo muestra", explica a Infodefensa.com la doctora Marina Díaz Michelena, del departamento de Cargas e Instrumentación del INTA, "eso es lo que queremos, mimar el magnetómetro para que nos enseñe el misterio magnético de Marte".

MetNet es tan sólo uno de los proyectos y realidades en los que está embarcado este departamento experto en el estudio de la mineralogía magnética a una escala mínima. Un equipo que desde hace una década se encuentra inmerso en la investigación de sensores magnéticos miniaturizados contribuyendo a la I+D producida por un voluminoso sector aeroespacial que ya pide una reforma en el ámbito de la gestión: "Es un modelo que ya tiene cuarto de siglo. Debería tratarse como una agencia espacial, tal y como se hace en otros países", comenta Díaz Michelena, "tendríamos más potencial si fuéramos una agencia espacial", al modo de la NASA.

¿En qué consiste la investigación en sensores magnéticos miniaturizados?

Un sensor de campo magnético es aquél que tiene cualquier propiedad magnética, es decir, el campo, el gradiente, etcétera. Miniaturizado es que está en una escala micro o incluso nanométrica. La idea es que en las constelaciones de pequeños satélites no tiene ningún sentido colocar sensores grandes y, además, ya vimos cuando empezamos en nuestro laboratorio que había una red de sensores grandes con la que no podíamos competir. Nosotros empezamos hace una década y comprobamos que nuestro nicho de trabajo eran las tecnologías emergentes que vienen de la mano de la micro y nanotecnología. En ese sentido, desarrollamos sensores para aplicaciones de vuelo y trabajamos en el área de cargas útiles e instrumentación, abordando el sistema de control de altitud de los satélites y otros sensores experimentales.

¿Cuáles son sus aplicaciones?

Desde luego, son muchas las aplicaciones que requieren sensores magnéticos miniaturizados. En nuestro laboratorio trabajamos fundamentalmente en la miniaturización de las cargas útiles, es decir, la instrumentación a bordo de un satélite, con el fin de dotar al satélite de la mayor funcionalidad posible teniendo en cuenta las restricciones de masa con un consumo de energía optimizado. Recordemos que poner en órbita baja (Low Earth Orbit - LEO) 1 kilogramo puede costar entre 20.000 y 100.000 euros, en función del tamaño del satélite.

Además, trabajamos con tecnologías comerciales (commercial off-the-shelf o COTS) para reducir el coste al máximo. Pero la necesidad o conveniencia de la miniaturización se da en muchos campos como es el caso de la automoción y guiado, seguridad y defensa, medicina... Nosotros empleamos sensores magnéticos para aplicaciones espaciales. En la actualidad, los hemos usado fundamentalmente en el sistema de actitud de las plataformas del INTA (Nanosat 01 y Nanosat 1B). En este sistema la labor de un sensor magnético es medir el campo magnético terrestre y dar una orientación relativa del satélite respecto al vector campo magnético de la Tierra. Para conocer la actitud completamente hace falta usar algún sensor complementario. En nuestras plataformas este dato adicional suele conseguirse mediante la medición con sensores solares.

¿Cuál es su participación en el proyecto de las sondas MetNet?

Hemos empezado a desarrollar una línea de mineralogía magnética en la que uno de nuestros sensores irá en Metnet, que será el primero de una red de estaciones meteorológicas en la superficie de Marte y en el que vamos a colocar tres cargas útiles: un sensor magnético, un sensor de irradiación solar que se comunica por conexiones ópticas inalámbricas con el ordenador y un barredor de polvo con un sensor para identificar el material de dicho polvo. En las misiones de Marte es el típico problema, que se cubren los paneles solares con el polvo y se quedan sin energía y no hay manera de seguir adelante.

El conjunto de cargas útiles lo hemos llamado MEIGA (Mars Environmental Instrumentation for Ground and Atmosphere) y el magnetómetro es la MOURA, un tipo de meiga que vive escondida en las aldeas guardando un tesoro y si la cuidas te lo muestra y ése es el simbolismo que queremos utilizar: mimar el magnetómetro para que nos enseñe el misterio magnético de Marte.

También para mineralogía planetaria pero avanzando un poco más en la capacidad del sensor, estamos trabajando en un instrumento llamado MANTIS (MartiAN TeleInfrared Susceptometer). La idea consiste en el desarrollo de un magnetómetro de gradiente alterno basado en una lengüeta micromecánica (MicroElectroMechanical System - MEMS) para la caracterización magnética completa del suelo planetario. En concreto, creemos que este puede ser un instrumento muy interesante para la misión a la Luna ‘MoonNext' de la Agencia Espacial Europea (ESA).

¿En qué estado de desarrollo se encuentran estos proyectos?

Nosotros nos regimos por la escala de ESA y NASA de grado de madurez tecnológica, en inglés TRL - Technology Readiness Level, que tiene una escala del 1 al 9. Entonces decimos que nuestros sensores basados en nanoresitencia anesotrópica, que estamos utilizando para el sistema de control de actitud en Nanosat 01 y Nanosat 1B y OPTOS están en un TRL9 porque ya hemos validado esa tecnología para una órbita baja, una órbita LEO, y hemos tenido buenos resultados.

Con el TRL9 nos embarcamos en MetNet, con una tecnología que está validada, es un sensor comercial COTS, es decir, que es tecnología comercial con un grado de madurez suficiente para ir al espacio. Pero, la MANTIS lleva un susceptómetro desarrollado desde la nada y está en un grado TRL4 y 5. De manera que hasta que no tengamos un TRL mayor no nos podemos embarcar en ninguna misión. El espacio es muy complicado hay que ir de un grado de madurez suficientemente alto.

¿Hay otras universidades u otros países que también investiguen en este campo? ¿Existen colaboraciones con ellos?

Hay más gente que trabaja en sensores miniaturizados, sobre todo universidades. Nosotros trabajamos con todos aquellos que nos pueda venir bien, al espacio se va entre todos. Hay competencia pero nosotros no la buscamos porque lo que queremos es ser competitivos, aunar esfuerzos y terminar consiguiendo nuestro propósito. Por ejemplo, hemos trabajado muchísimo con el grupo de dispositivos magnéticos en el que participa la Universidad Complutense de Madrid y la Politécnica de Madrid, también con el Centro Nacional de Microelectrónica de Barcelona y para la Universidad Carnegie Mellon.

¿Se trabaja con la empresa privada en esta área?

Nuestra iniciativa es pública, pero sí que trabajamos con la empresa privada. Tradicionalmente hemos trabajado con dos empresas. En el sexto programa marco, trabajamos en la miniaturización de un sensor híbrido en consorcio con una empresa noruega, Sintef, y ahora en MetNet estamos trabajando con una empresa que nació de la Universidad Carlos III, Arquímea Ingeniería, y que colabora con nosotros en el sensor de polvo y también un circuito integrado específico: a veces nos encontramos con un problema cuando queremos medir un campo magnético y es que los propios componentes electrónicos son magnéticos, con lo cual hay que distinguir la señal del suelo y los propios componentes que están en la tarjeta. Nuestro objetivo es deshacernos los componentes electrónicos magnéticos y terminar con un chip que haga toda la electrónica de la tarjeta.

¿Qué otros campos están abiertos? Como la planificación magnética de las misiones y la explotación de los datos en órbita.

Al principio comenzamos a trabajar en demostraciones tecnológicas, a ver si esto vale o no. Pero una vez que vale, decides hacer ciencia con ello porque si nosotros monitorizamos con nuestro sensor y cruzamos los datos con el modelo de campo magnético tenemos un sensor que mide perfectamente. Ahora estamos pensando en intentar ver terremotos, fenómenos relacionados con las fluctuaciones del Sol para hacer ciencia. Además, tenemos dos satélites con dos sensores magnéticos exactamente iguales volando, con lo cual podemos hacer medidas simultáneas con los dos satélites, lo que nos da una capacidad enorme si además lo cruzamos con los datos obtenidos desde Tierra.

En mineralogía, el sensor que pongamos en Marte va a ser el primero con el que esperamos hacer mucha ciencia. Si, además, podemos medir durante el descenso, nos permitiría tener una idea de cual es el campo magnético de Marte, porque se dice que no tiene campo magnético global pero algo sí que hay. Y, por otra parte, tendríamos la capacidad de medir la emanación de remanente en las enormes variaciones de temperatura del planeta de día y de noche, nos puede dar mucha información sobre qué tipos de minerales tenemos. Si a todo ello le sumamos que podamos caer en una zona donde haya un campo magnético muy fuerte y se forma un escudo magnético como el que hay en la Tierra, podríamos ver fenómenos ionosféricos y como el polvo es electroestático, todo el movimiento también se puede medir.

Sus investigaciones han derivado en otras como consecuencia de las pruebas de irradiación...

Muchas veces, como fruto de los ensayos nos damos cuenta de que hay algunas propiedades de los dispositivos que fallan en la irradiación. Por su puesto, estos dispositivos los descartamos, pero en lugar de preocuparnos le hemos sacamos partido a esa propiedad que varía con la irradiación para utilizarlo como sensor. Es el caso del experimento de Las Dos Torres. Nos dimos cuenta, porque hemos irradiado más fotodiodos que nadie en el mundo, que los fotodiodos tenían un aumento de su corriente de oscuridad con la irradiación, por lo que podíamos utilizar fotodiodos apilados, de ahí el nombre de Las Dos Torres, para medir no sólo la radiación sino el espectro de radiación que estamos teniendo porque la que tiene más alta energía será la única que llegue al fondo de la torre, por ejemplo.

¿Qué importancia tiene hoy la nanotecnología como tendencia de investigación?

La nanotecnología tiene una importancia vital desde el punto de vista de la biología, química... se unen una serie de esfuerzos derivados de la mecánica cuántica que te permite trabajar a una escala mínima y comprender estados y enfermedades que no te permite la macrotecnología. Por ejemplo, conforme vas avanzando en una investigación te vas encontrando con una serie de problemas que también tienen otros colegas en otros campos, porque se está trabajando a nivel atómico y en ese nivel la ciencia es la misma.

Nosotros que estamos buscando minerales como la magnetita en Marte, nos dimos cuenta que la lista que es importante para Marte también es importante para aplicaciones biomédicas. Por ejemplo, se ha descubierto que la gente que tiene una composición más alta de magnetita en el cerebro es más propensa a tener enfermedades degenerativas como el Alzheimer, Parkinson, Huntington... La nanotecnología es la base de muchas ciencias.

¿Cuál es la posición España en materia aeroespacial?

Yo creo que el sector aeroespacial tiene una importancia muy grande en España. El dato de facturación del sector con respecto al PIB está en torno al 5-6%, somos un sector que verdaderamente tira de la economía después del farmacéutico. El papel es bastante relevante, el problema es que la gestión es un poco obsoleta. Es un modelo que ya tiene un cuarto de siglo, es de 1986. Ya tiene un volumen con entidad propia, debería tratarse como una agencia espacial tal y como se hace en otros países.

Hacerla totalmente independiente...

Sí, entenderlo como la NASA que se autoadministra. Ahora mismo estamos percibiendo fondos de varios ministerios y hace que perdamos fuerza, divide el dinero y no siempre se están haciendo cosas diferentes, a veces nos encontramos con partidas de dinero para hacer lo mismo. Tendríamos más potencial si fuéramos una agencia.

¿Tiene que ver la aplicación dual?

Que toda ciencia o toda tecnología tengan aplicación dual eso está claro. Nosotros como estamos en Defensa, lo que investiga el INTA tiene aplicación militar, pero normalmente tiene la aplicación civil inmediata. Unos sensores de control perimetral de un campamento militar también sirven para la seguridad de casa. El problema de Defensa es que parece que sólo se permite la investigación si se piensa en el uso dual, porque todo lo que es militar está mal visto. Pero hay que pensar que la investigación militar es de defensa no de ataque (bromea) y además te permite defenderte de muchas cosas, no sólo del enemigo.

¿Cuáles son los problemas a los que se enfrenta un científico en España, tanto en el ámbito público como en el privado?

El problema principal es la disgregación que hay, no hay una estrategia clara. Me parece que es un cáncer que tenemos en general. En España no tenemos la actitud de "queremos ser los mejores en un determinado asunto y todo el mundo que lo haga que se venga aquí". No. En nuestro país se destina dinero por aquí, por allá... muchas veces para hacer lo mismo... ¡pero exactamente lo mismo! Nos falta cohesión, nos falta fuerza. Quizás la nueva Ley de la Ciencia venga a solventar algunos de las carencias del sistema actual. El tiempo nos lo dirá.