Este proyecto sigue las líneas fundamentales de innovación educativa que el GIE lleva desarrollando desde el año 2006 y supone una continuación y ampliación de los PIEs: “Innovación en Ingeniería Aeroespacial”, concedido en la convocatoria de la ETSIA del curso 2010-11 e  “Implementación de mejoras en el aprendizaje en el área de ingeniería aeroespacial”,  concedido en la convocatoria de la EIAE del curso 2011-12. En este sentido este proyecto se enmarcaría dentro del objetivo OBJ10 de la convocatoria de continuación de proyectos anteriores.

En este proyecto se aborda la implementación de nuevas metodologías y técnicas en el proceso educativo, sobre todo desde el punto de vista de la enseñanza práctica y aprendizaje activo, aunque se seguirán actualizando materiales de apoyo para los estudiantes del plan a extinguir (OBJ10 de la convocatoria de centro) y en paralelo se irán adaptando estos materiales al nuevo grado. Se fomentará la participación activa de estudiantes en concursos y proyectos internacionales, lo que implica el uso de la lengua inglesa y la motivación para la mejora de su nivel de inglés  (OBJ4), pues ven la utilidad inmediata del mismo.

Asimismo este tipo de experiencias ayudarán a mejorar y fomentar las competencias trasversales de los alumnos (OBJ7) lo que permitirá evaluar competencias (OBJ2), como la capacidad de trabajo en grupo, exposición oral, redacción de informes y se podrán aplicar metodologías de aprendizaje activas como el estudio de casos, aprendizaje basado en proyectos, etc., todo ello coordinado desde las plataformas Moodle de las distintas asignaturas o actividades.

Con este proyecto se pretende también ofrecer a los alumnos del plan de estudios antiguo de la ETSIA opciones interesantes de talleres y proyectos en los que puedan obtener créditos de libre elección, ya que a medida que va extinguiéndose el plan cada vez hay menos oferta de asignaturas de libre elección (OBJ10 de la convocatoria de centro).

A continuación se detallan las acciones concretas que van a llevarse a cabo:  

1.    Desarrollo de un satélite propio en la asignatura Vehículos espaciales II (plan antiguo ETSIA) y Vehículos espaciales (plan nuevo grado EIAE):

Con vista a la implantación de las nuevas titulaciones es necesario introducir cambios en las metodologías de enseñanza y aprendizaje de asignaturas de últimos cursos, que al ser muy tecnológicas y sistémicas están especialmente

Indicadas para ser cursadas con un modelo de aprendizaje basado en proyectos.

Durante el curso 2011-12 se ha adquirido un segundo microsatélite educativo (uno sólo no nos permitía atender la gran demanda de los alumnos), así como diverso material de laboratorio (PCs, componentes electrónicos, paneles solares,…). Se ha terminado la preparación y puesta a punto de las prácticas de laboratorio para la validación e integración de un satélite. Los satélites que se adquirieron en cursos anteriores son perfectos para la realización de las prácticas de laboratorio en la asignatura, pero no nos dan toda la flexibilidad que nos gustaría tener para que los alumnos de proyecto fin de carrera (PFC) puedan desarrollar nuevo HW/SW. Por ello se ha comenzado el desarrollo de un satélite de laboratorio propio.

Para el curso 2012-13 se va a terminar de desarrollar el satélite ya comenzado el curso pasado mediante 5 PFC. Dos de los proyectos se dedicarán al diseño y fabricación del subsistema de potencia, dos al de control de actitud y uno al ordenador y subsistema de Data Handling.

En la asignatura de Vehículos Espaciales II se trabaja fundamentalmente con la metodología de aprendizaje basado en proyectos para el diseño conceptual de un satélite. Esta asignatura tendrá continuidad en la nueva titulación de grado en la asignatura de “Vehículos espaciales”, por lo que las metodologías se irán adaptando gradualmente a la nueva asignatura.

Para la aplicación de la metodología de aprendizaje basado en proyectos los alumnos se organizan en grupos de 7 alumnos. Cada alumno asume uno de los siguientes roles dentro del grupo: Project manager, Mission analysis engineer, Mechanical engineer, Electrical engineer, Propulsion engineer, Attitude and orbit control engineer, Payload systems engineer. Cada rol debe responsabilizarse del diseño de su correspondiente subsistema. Para ello es necesario que todos los alumnos estudien su subsistema para poder integrarlo en el sistema completo, por lo que es necesario que negocien entre ellos ya que las decisiones de unos afectan a los requisitos y actuaciones de los demás subsistemas, y por tanto al diseño y actuaciones finales del sistema.

La evaluación del trabajo se hace a través de varias herramientas (OBJ2 y OBJ7):

1.    Se hace un seguimiento de todos los grupos en el aula, para lo cual se dedican al menos 1.5 horas/semana a trabajo en grupo  en el aula con un profesor que supervisa y guía a los alumnos en su trabajo

2.    Cada grupo entrega un informe con el análisis de su misión a mitad del cuatrimestre. Dicho informe es evaluado y si se detectan fallos importantes deben ser corregidos en el análisis de misión del informe final 

3.    Se entrega un informe final que contiene el análisis de misión y el diseño de todos los subsistemas del satélite

4.    El tribunal de evaluación de la asignatura hace una evaluación oral de cada grupo:

a.    Los alumnos elaboran una presentación

b.    En el momento de la presentación el tribunal selecciona a dos alumnos que son los encargados de hacer la presentación

c.    Una vez terminada la presentación, el tribunal comienza una ronda de preguntas a todos los alumnos del grupo. Las preguntas versan sobre el informe final entregado y se pregunta a cada alumno sobre todos los subsistemas, incidiendo especialmente en aquellos que no han sido su responsabilidad

5.    Se realiza una autoevaluación y coevaluación a través de Moodle (se adjunta cuestionario). Cada alumno debe puntuarse a sí mismo y a todos los miembros de su grupo.

De cada uno de las herramientas anteriores se obtiene una calificación que permite obtener una calificación individualizada para cada alumno.

Para ayudar en la mejora y ampliación del material docente para las prácticas de laboratorio sería necesario contar con la colaboración  de un becario.

2.    Participación en proyectos internacionales

El curso pasado en la asignatura de Vehículos Espaciales II,  dentro de los proyectos para el diseño conceptual de un satélites, se ofreció a los alumnos la posibilidad de orientar sus diseños para poder ser presentados en el Mission Idea Contest for Micro/Nano-satellite Utilization, en la categoría 1: Mission Idea and Satellite Design. Dos grupos se presentaron al concurso y uno de ellos quedó semifinalista con el satélite ASAT  “Ad Solis, Ad Terram” (http://www.spacemic.net/finalists2.html). Asimismo otro grupo desarrolló su satélite de forma que cumpliera con los requisitos de la misión QB50. Los tres proyectos fueron muy buenos y los alumnos que participaron en ellos tuvieron la posibilidad de desarrollar un proyecto real. La idea es continuar con actividades de este tipo durante el curso 2012-13. A continuación se describen dos proyectos concretos en los que el grupo va a involucrar a los estudiantes:

a.    Proyecto QB50

El QB50 es un proyecto aprobado por el 7º Programa Marco para poner en órbita una red internacional de 50 CubeSats dedicada a la adquisición de medidas in-situ y multi-punto de los parámetros y constituyentes claves de la termosfera o ionosfera baja, y a la investigación de la re-entrada en la atmósfera. Será la primera gran red de CubeSats en órbita, concepto que ha suscitado gran interés en los últimos años, pero que hasta ahora ningún organismo universitario, institución o agencia espacial había tomado la iniciativa de crear y coordinar. Puede encontrarse toda la información sobre este proyecto en: https://www.qb50.eu/

Varios profesores del grupo de innovación presentaron una propuesta al proyecto QB50 que ha sido seleccionada y debe llevarse a cabo durante el periodo 2012-2015. El satélite propuesto se llama QBito.Durante el curso 2012-13 se realizará la mayor parte del diseño de los subsistemas, para ello será necesario la adquisición de diverso material. El proyecto va a ser realizado por un grupo de alumnos de 4º y 5º de la ETSIA y en años sucesivos se involucrará a los alumnos de 4º de la EIAE, que serán dirigidos por profesores y personal de la UPM.

El objetivo principal de la presente propuesta es el diseño, desarrollo, construcción, lanzamiento y operación de uno de los CubeSats de dos unidades que alojarán como carga de pago un kit de sensores atmosféricos proporcionado por el consorcio. Como objetivo secundario de la misión se propone la demostración en órbita de un nuevo sistema de control de actitud desarrollado por el equipo de trabajo.

El desarrollo del proyecto tiene un alto interés educativo para las universidades, que junto con los resultados científicos y tecnológicos que se van a obtener, hacen del proyecto QB50 una oportunidad inmejorable para formar parte de un grupo internacional de más de 90 universidades de todo el mundo trabajando y compartiendo conocimientos para lograr una misión exitosa.

Además de las Universidades que desarrollen y operen los satélites, otras Universidades participarán en la creación de una red de estaciones de tierra para apoyar la operación de la constelación de satélites y maximizar la descarga de datos científicos.

El 7º Programa Marco financia un 75% de los costes de integración y lanzamiento, así como del desarrollo y fabricación de los sensores científicos. El 25% restante, así como el coste de diseño y fabricación de los CubeSats y estaciones de seguimiento de la red deben ser financiados por los participantes en el proyecto.

b.    Fly Your Thesis

La ESA ofrece a estudiantes, dentro de sus programas educativos, la oportunidad de participar en campañas de ensayos de sistemas espaciales en distintas instalaciones. En particular se va a enviar una propuesta de experimento para el programa: Fly Your Thesis, Spin Your Thesis (http://www.esa.int/SPECIALS/Education/).

En dicho programa se pretende demostrar conceptos técnicos de aplicación espacial y/o ejecutar experimentos para investigación científica o tecnológica propuestos por estudiantes que simulan condiciones ambientales que se producen durante una misión espacial. En particular en este programa la condición de microgravedad se produce en un vuelo parabólico. La participación de estudiantes en dichas iniciativas tiene una clara consecuencia motivadora e impulsora de sus carreras.

Durante los últimos años múltiples iniciativas tanto públicas como privadas han iniciado el desarrollo de pico-satélites. Estos satélites, de reducidas dimensiones (100x100x100mm) y masa (1Kg) pero con un enorme potencial en términos de carga útil, suponen un punto de inflexión en cuanto al modo en que se accede al espacio así como una revolucionaria herramienta para la  explotación del mismo. Todas las previsiones apuntan a que se pondrán en órbita cientos de estos satélites en los próximos años.

Dadas las particulares características de los pico-satélites, en paralelo ha surgido la necesidad de desarrollar los sistemas de despliegue como interfaz entre estos satélites y los vehículos lanzadores. En dicho campo se investiga para determinar las condiciones exactas de despliegue de los satélites.

En la propuesta que se presentará se contará con la colaboración de la empresa ISIS que aportará el hardware y los alumnos participarán en la caracterización del fenómeno del despliegue en condiciones de micro-gravedad. En ese sentido los vuelos parabólicos ofrecen el escenario idóneo para realizar este tipo de estudios.

Durante todo el proceso se tutorizará a los alumnos y apoyará a la hora de presentar dicha propuesta al concurso.

3.    Taller de diseño preliminar de satélites

Como parte de una proyecto de innovación concedido hace cuatro años, se inició una asignatura de libre elección llamada “Taller de diseño preliminar de satélites” que se ha desarrollado de forma exitosa durante los últimos tres años. Se adjunta cartel de presentación de la asignatura.

Dicha asignatura se imparte básicamente recurriendo a herramientas informáticas libres y material creado por el profesorado.

El contenido de dicho taller se enriquecería de forma notable si se dispusiera del material que se quiere adquirir para el desarrollo del satélite propio en la asignatura Vehículos espaciales II.

4.    Construcción e instrumentación de un aeromodelo para prácticas

Durante el curso 09/10 se inició, gracias a un proyecto de innovación educativa, la construcción de un aeromodelo, cuya finalidad es introducir a los alumnos en el campo de los ensayos en vuelo, con objeto de comprobar el cumplimiento de las características del avión previamente calculadas. Esa fase de construcción está terminada, y el avión realizó su primer vuelo en enero sin problemas.

El próximo curso se continuará con el proyecto de avión no tripulado, para implementar los sistemas de vuelo, tanto automático como manual y la telemedida, y se Iniciará el desarrollo de un modelo de grandes dimensiones que permita alojar mayor cantidad de equipo y realizar un mayor número de misiones.

La principal finalidad de esta actividad es la explotación intensiva de la plataforma en tareas docentes desde asignaturas básicas hasta asignaturas especializadas de últimos cursos, realización de proyectos fin de carrera y de trabajos por los que los alumnos puedan recibir reconocimiento de créditos de libre elección.

Para la realización de estas tareas se necesita un ordenador portátil para realizar el seguimiento por telemetría del Aeromodelo y se necesita apoyo económico para la adquisición de material de montaje y reparación del set de Aeromodelos que se están desarrollando actualmente.

Las actividades se irán realizando a lo largo del curso de manera que se coordinen con las asignaturas en las que sean aplicables, en función de la organización de dichas asignaturas.

En cuanto a la participación en proyectos internacionales habrá que adaptarse al calendario de los mismos.

La evaluación del proyecto se hará en dos fases. Una de ellas es una evaluación continua subjetiva, en función de los comentarios y aportaciones de los propios alumnos matriculados.

Al final del curso, se evaluará de forma objetiva el desarrollo del proyecto a través de encuestas de satisfacción a los alumnos que hayan participado en las distintas actividades