Entrevistamos a Gonzalo Sánchez Arriaga, profesor e investigador del Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Aeroespacial de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad Carlos III de Madrid
Preséntenos su investigación
Mi trabajo está centrado en dos líneas de investigación relacionadas con el uso de cables en el área de la ingeniería aeroespacial.
La primera de estas aplicaciones son las amarras espaciales electrodinámicas y su uso como sistema de propulsión en órbita. Una amarra espacial electrodinámica es un cable conductor que interacciona con el plasma ionosférico y el campo geomagnético para producir una fuerza de propulsión en órbita. A diferencia de las tecnologías de propulsión convencionales, una amarra electrodinámica no necesita propulsante ya que se aprovecha de los recursos naturales que ya existen en órbita para operar. Nuestro equipo de investigación está especializado en el modelado de este tipo de sistemas y en el desarrollo de software para su estudio. Por ejemplo, hemos desarrollado el software BETsMA que permite llevar a cabo análisis de misión, estudiar la dinámica de la amarra y sus actuaciones como por ejemplo la intensidad de la fuerza de propulsión y el tiempo que tarda en completar su misión. En la actualidad coordinamos E.T.PACK (Electrodynamic Tether Technology for Passive Consumable-less Deorbit Kit), un proyecto FET (Tecnologías Futuras y Emergentes) financiado por el Consejo Europeo de Innovación con 3M€ y en donde estamos desarrollando junto con otros cinco socios un equipo de desorbitado de basura espacial, usando una amarra electrodinámica. El sistema de aviónica de dicho equipo lo estamos desarrollando en colaboración con SENER Aeroespacial a través del programa de doctorados industriales que financia la Comunidad de Madrid. La ESA nos ha financiado recientemente un proyecto para estudiar una modificación que puede mejorar aún más las prestaciones de las amarras espaciales.
La segunda línea de investigación son los sistemas de generación de energía eólica aerotransportados o AWE de sus siglas en inglés. Un sistema AWE consiste en una aeronave, que puede ser una cometa flexible o un ala rígida, unida a tierra por un cable y que convierte la energía cinética del viento en energía eléctrica. A diferencia de un aerogenerador convencional, un sistema AWE sustituye la torre por un cable y puede operar a mayor altura, en donde el viento es más intenso y menos intermitente. Los sistemas AWE han madurado de manera muy importante en los últimos años y ya hay dos empresas en Europa (KitePower y Skysails) que han desarrollado prototipos que se encuentran en un estado precomercial y son capaces de generar potencia en el rango de los 100 kW. Gracias a una beca Leonardo de la Fundación BBVA y a dos proyectos financiados por la Agencia Estatal de Investigación, nuestro equipo de investigación del Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Aeroespacial de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad Carlos III de Madrid ha desarrollado software para estudiar la aerodinámica, la dinámica, y el control de los sistemas AWE. También hemos puesto en marcha en colaboración con el INTA un banco de ensayos en vuelo para estos sistemas. Recientemente hemos iniciado una colaboración con la empresa CT Ingenieros con la intención de desarrollar nuestra propia máquina AWE.
¿De qué manera contribuye tu investigación a afrontar los desafíos de la sociedad?
Las amarras espaciales tienen su aplicación más inmediata en uno de los problemas más serios a los que se tendrá que enfrentar el sector espacio en los próximos años: la basura espacial. La población de basura espacial, es decir todos los residuos que están en órbita como resultado de la actividad del hombre, se encuentra actualmente bajo lo que se conoce como el síndrome de Kessler. Es decir, su densidad se encuentra por encima del umbral crítico que desencadena una cadena incontrolada de colisiones y que da lugar a su fragmentación. Tal escenario es muy peligroso y necesitamos actuar para evitarlo. Para ello, estamos preparando en el proyecto E.T.PACK un equipo de desorbitado basado en una amarra espacial. Los satélites que lo lleven podrán activarlo al finalizar su vida útil para disminuir la altura de su órbita de manera progresiva y producir su eliminación durante la reentrada. Pensamos que, al no necesitar combustible, será posible preparar equipos de desorbitado basados en amarras espaciales muy ligeros y abrir así un nuevo mercado.
Los AWEs son sistemas de generación de energía renovable y por tanto pueden contribuir a la transición energética que estamos buscando en Europa. Los demostradores que ya se han desarrollado indican que estos sistemas pueden tener un mercado en aplicaciones fuera de la red y con potenticas en el orden de los cientos de kW. También se han demostrado ya como sistemas de propulsión adicional de emisiones cero para grandes buques. Si se consiguen escalar para aumentar la potencia hasta alcanzar el rango del MW, su mercado potencial sería mucho mayor, pero aún es pronto para saber si tal escenario es posible.
Divulgación de la ciencia. ¿Cómo hacer llegar a la sociedad en trabajo de los científicos y las científicas?
Tanto la basura espacial como las energías renovables son dos asuntos de actualidad que interesan a la sociedad. Lo que hagamos hoy va a condicionar a la próxima generación y ambos asuntos afectan a la economía de Europa y a nuestra independencia y libertad para tomar decisiones. Como consecuencia, en los últimos años hemos atendido a los medios que nos han solicitado información sobre nuestra investigación. Me parece muy importante que la sociedad esté informada, especialmente porque estamos recibiendo fondos europeos, nacionales y regionales para hacer nuestro trabajo. También llegamos a la sociedad a través de la Semana de la Ciencia de Madrid, en donde organizamos exposiciones cada año.
“Me parece muy importante que la sociedad esté informada, especialmente porque estamos recibiendo fondos europeos, nacionales y regionales para hacer nuestro trabajo”
¿Qué retos se plantea en el futuro con su investigación?
El proyecto E.T.PACK finaliza en otoño de este año y gracias a él tendremos por primera vez un prototipo del equipo de desorbitado espacial. El Consejo Europeo de Innovación ha decidido darle continuidad a dicha iniciativa a través de E.T.PACK-Fly, un proyecto EIC Transición, financiado con 2.5M€, y que empezará en septiembre de este mismo año. El objetivo de E.T.PACK-Fly es subir la madurez de la tecnología hasta preparar un equipo de vuelo que será demostrado en una misión en órbita en 2025. Dos socios de nuestro consorcio, SENER Aeroespacial y Rocket Factory Augsburg, ya han firmado el acuerdo para el lanzamiento de dicha misión. Será un momento clave para nosotros porque, si la demostración tiene éxito, habremos dado un paso importante hacia un uso más sostenible del espacio.
El reto que nos marcamos para los próximos años sobre sistemas AWE es desarrollar un demostrador de tecnología a pequeña escala. España se ha incorporado con retraso a las tecnologías AWE y ese objetivo nos permitiría recuperar una buena parte terreno perdido.
Explíquenos su caso de éxito
No sé si hemos tenido éxito o no porque el cómo se mide el éxito es algo subjetivo. A nivel personal estoy satisfecho de haber contribuido a crear una colaboración efectiva entre la UC3M y dos empresas españolas (SENER Aeroespacial y CT Ingenieros) sobre dos temas que tienen en mi opinión un gran potencial para impactar de manera positiva en el medio ambiente y en la economía. Las dos líneas de investigación están alineadas con la preparación de dos productos concretos: un equipo de desorbitado de basura espacial y una máquina de generación de energía eólica. Para mí el éxito se alcanzará si los productos se comercializan y contribuyen a crear empleo y riqueza. En ese sentido, fue una satisfacción personal cuando nuestro software BETsMA se comercializó por primera vez en 2021. Mientras trabajamos para intentar que llegue ese momento, para mí el éxito está en la satisfacción de haber ayudado a formar nuevos doctores, haber producido publicaciones científicas que han avanzado nuestra comprensión del campo, y haber contribuido a generar otros resultados tangibles como software registrado, patentes, y hardware. También me alegra ver el impacto positivo que la investigación genera a nivel docente en nuestros alumnos de Grado y Máster.
¿Qué papel ha desempeñado la Oficina de Trasferencia de Resultados de Investigación (OTRI) de su universidad en el desarrollo de caso de éxito?
La OTRI de la UC3M nos ha dado un gran servicio ya que en los últimos años hemos registrado varios software en amarras espaciales y en sistemas AWE. También hemos conseguido dos patentes nacionales y europeas sobre amarras espaciales y hemos alcanzado un acuerdo con SENER Aeroespacial para su transferencia. No solo la OTRI, sino todo el Servicio de Investigación de la UC3M, tienen un papel muy importante y hacen un trabajo de mucha calidad.
¿Cómo avanza Madrid cuando avanza la ciencia en Madrid?
Es bien conocida la relación que existe entre la inversión en ciencia y tecnología y la creación de riqueza. Cada euro de fondo público dedicado a esta partida retorna multiplicado en el futuro. Buena parte de esta ganancia proviene del ahorro en gastos a futuro. Si queremos generar nuevos empleos altamente cualificados, tenemos que invertir en ciencia y tecnología. Para Madrid, que no tiene materias primas y su economía está basada principalmente en el sector servicios, es la mejor forma de avanzar.
