Andrea Carrillo Flores se dedica a investigar y desarrollar tecnología espacial. Impulsada por una formación flexible en el ITESO, convirtió su curiosidad por el cielo en una carrera de alcance internacional

Hace 15 años, Andrea Carrillo Flores dejó por escrito su sueño de colaborar en una agencia espacial. Lo hizo cuando apenas iniciaba sus estudios en la Ingeniería en Nanotecnología del ITESO, luego de que su coordinador le preguntara dónde se veía en el futuro. Hoy, la egresada trabaja en el Centro Aeroespacial Alemán, en donde realiza su investigación de doctorado sobre la transmisión de información de la Tierra a los satélites que la orbitan, a través de señales de infrarrojo.

En retrospectiva, Andrea piensa que para alcanzar su meta lo más importante no fue esperar un momento perfecto, uno en el que seguir una carrera en las ciencias espaciales no implicara incertidumbre, sino dejarse guiar por lo que más le interesaba aprender. “Dicen que cuando te animas y das el primer paso, la vida te abre más puertas. Yo sí lo sentí así”, reflexiona.

Su primera decisión de arrojo fue inscribirse a la entonces naciente Ingeniería en Nanotecnología del ITESO, cuando el programa recibió a su primera generación de estudiantes, en agosto de 2011. Entonces ya había gran expectativa sobre este campo profesional debido a sus posibilidades infinitas de innovación, y eso se constató en la comunidad que reunió el programa académico en su primer ciclo.

Pero empezar un legado significaba que “no había nadie antes de nosotros a quien preguntarle sobre su experiencia o sobre lo que podíamos esperar durante nuestro paso por la carrera”, recuerda Carrillo Flores. Con el paso de los años, su trabajo y el de sus colegas creó referentes, y al mencionar su formación en nanotecnología las personas dejaron de preguntar “¿Qué es eso?” para dar paso a ejemplos cotidianos en los que reconocían la disciplina aplicada: los paneles solares, los cosméticos, los satélites miniatura…

Lo que más le asombraba a Andrea de su carrera era observar, estudiar e incluso fabricar objetos pequeñísimos en forma de nanoestructuras, pero tenía claro que su objetivo estaba a otra altura. Descubrió su pasión por las ciencias espaciales desde que, en un campamento con su familia, su papá le habló del mapa astronómico que escriben las estrellas agrupadas en constelaciones.

“Esa fue la primera vez que vi el cielo conscientemente y desde entonces me encantó. […] Me gustaba mucho la astronomía, pero la veía muy lejana. Cuando estaba pensando qué carrera estudiar, lo reflexioné muchísimo. Y un día me desperté con la certeza: yo quiero estudiar cosas del espacio y me voy a arriesgar a ver qué pasa, porque, si no, me arrepentiré de no intentarlo”, cuenta la científica.

De los laboratorios del ITESO a la agencia espacial alemana

Andrea dedujo que los estudios de física incluidos en la Ingeniería en Nanotecnología eran la mejor ruta para emprender su camino. La buena noticia es que encontró más que eso, pues cursó su vida universitaria en un esquema de formación flexible que le permitió transcender en su trayectoria profesional. En el ITESO aprovechó sus asignaturas optativas y otras oportunidades de educación continua para estudiar astronomía y astrofísica.

También se tituló en Ingeniería Electrónica y, un año después de trabajar en un par de laboratorios de nanotecnología en Guadalajara, dio el salto definitivo a la Maestría en Estudios Espaciales de la Universidad Internacional del Espacio en Francia.

Allá se enfrentó al reto de la migración, pero también entró de lleno a las ciencias que explican los fenómenos astrofísicos, a la ingeniería de las operaciones espaciales e incluso a la gestión y regulación legislativa de las misiones fuera de la Tierra.

Sus prácticas profesionales las completó en el Centro Aeroespacial Alemán (DLR, por sus siglas en alemán), donde formó parte de un proyecto de telemetría para impulsar la operación remota de robots, tanto en ambientes hostiles de la Tierra, como en actividades de exploración espacial.

En este tipo de tecnologías, la idea es apoyarse en las máquinas para completar tareas en lugares inaccesibles o peligrosos para los seres humanos. Para lograrlo, se configura una red de sensores que recopila datos físicos y los transforma en señales eléctricas; de ese modo, un robot puede replicar con precisión los movimientos de un operador remoto para, por ejemplo, la recolección de muestras en Marte o en la Luna.

Sin embargo, esa es sólo una de sus funciones, pues la telemetría es fundamental en sectores como la agricultura, la industria automotriz y la medicina. Durante la estancia de Andrea en la agencia espacial, el propósito era desarrollar prótesis corporales; entonces, su tarea consistió en entender y caracterizar el movimiento humano en términos de aceleración, posiciones y otras variables físicas, para luego trasladar esa información a los dispositivos que reemplazarían una parte del cuerpo humano.

“Muchas de las innovaciones desarrolladas para fines espaciales encuentran aplicaciones en la Tierra. Por eso invertir en la industria espacial también impulsa el desarrollo de tecnologías para nuestra vida cotidiana”, explica Andrea acerca del proyecto de su maestría.

Mensajes de luz hacia el espacio

Para sus estudios de doctorado se quedó en el Instituto de Comunicaciones y Navegación del Centro Aeroespacial Alemán. Ahí se dedica a investigar y optimizar la comunicación óptica en espacio libre (FSO, por sus siglas en inglés). Este método utiliza la luz como canal de transmisión; específicamente, Carrillo estudia la aplicación que recurre a rayos láser para enviar volúmenes masivos de datos hacia satélites en el espacio. La información modulada que estos reciben incluye comandos necesarios para que completen sus misiones y también funciona como baliza de referencia para que apunten sus propios instrumentos de comunicación de regreso a la Tierra.

La comunicación FSO es una alternativa cada vez más utilizada por instituciones especializadas en telecomunicaciones (centros espaciales, empresas privadas, organismos gubernamentales) porque permite enviar volúmenes de datos muy superiores a los que viajan a través de las ondas de radio tradicionales. Teóricamente, este método es capaz de alcanzar transferencias en una escala de terabits por segundo. Además, es más seguro contra intercepciones y no está limitado por regulaciones o congestionamiento de frecuencias.

Sin embargo, lograr que los estrechos haces de luz alcancen a los satélites en su ubicación exacta, de manera constante y sin perder potencia, implica superar complicados retos de puntería, de vibraciones mecánicas en las estaciones terrestres y turbulencias atmosféricas. Estas últimas actúan como lentes que distorsionan la señal y hacen que pierda intensidad. “Iluminar a un satélite que está en la misma órbita que la Estación Espacial Internacional (a 410 kilómetros de altitud, viajando alrededor de 7.7 kilómetros por segundo) con nuestros láseres, es como iluminar constantemente con un puntero láser el centro de la palma de la mano de una persona que está trotando en el extremo opuesto de un campo de futbol (de portería a portería). El centro de la palma (el satélite) debe recibir suficiente luz para poder recuperar la información enviada. Entre más error, menos intensidad recibida, lo que hace más difícil la recuperación de la información”, explica la científica.

Con el propósito de hacer la comunicación más estable y robusta, Andrea ha modelado (o recreado matemáticamente) la manera en la que distintas variables desestabilizan la señal para, posteriormente, diseñar enlaces adaptados a cada transmisión (elevation-dependent solutions). Esto lo hace mediante simulaciones numéricas, con datos de comunicaciones reales en el pasado y a través de experimentos en la Tierra que simulan las condiciones de la atmósfera.

La precisión es fundamental, puesto que la potencia necesaria para cada enlace varía de acuerdo con la distancia que el rayo láser debe recorrer a través de la agitada atmósfera. Cuando el satélite receptor se encuentra en el horizonte, la luz atraviesa más kilómetros de turbulencia que cuando se sitúa en el punto más alto del cielo (el cenit), justo sobre nuestras cabezas. A ese desafío se suman los cálculos de órbita: así como en una pista de atletismo el tiempo para completar una vuelta depende de que se corra por el carril interno o por el externo, los cálculos para apuntar hacia donde estará el satélite cuando la luz lo alcance obedecen a la altura en que orbita sobre la Tierra.

A partir de sus resultados, una de las soluciones por las que Carrillo apuesta es la de transmitir simultáneamente dos o más rayos láser, de manera que sus señales se superpongan en los receptores de los satélites. Esa técnica permite compensar las fluctuaciones de la luz (centelleos) y estabilizar las conexiones. Por otro lado, la misma tecnología se ha probado en drones y aviones, impulsando así la implementación de estas redes de comunicación de alta velocidad dentro del planeta.

“Quiero hacer más experimentos para corroborar la teoría. Y también me gustaría seguir investigando la parte de la propagación por la atmósfera; hay muchas cosas sobre ese tema relacionadas a la astronomía. Incluso puedes observar las estrellas y tratar de calcular la turbulencia atmosférica”, dice respecto a las metas que acompañarán el final de su formación doctoral.

Andrea tiene claro que los ideales evolucionan, así que no descarta la idea de involucrarse en la industria privada tras cumplir su sueño de colaborar con una organización gubernamental dedicada a la exploración y desarrollo de tecnología espacial. Lo más importante, dice, es disfrutar el proceso de cada objetivo. Ella lo hizo desde que el ITESO era su casa, cuando no estaba segura si su trabajo llegaría al espacio, pero se guiaba por la pasión que le hacía sentir lo que sucede más allá del cielo.