Un hito para la industria aeroespacial española SENER y el futuro … Ingenieros... · 2019. 2....

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Diego Rodríguez – Madrid, Abril 2015

Un hito para la industria aeroespacial española SENER y el futuro del sector espacial

©SENER Grupo de Ingeniería, S.A. – Madrid, 2014

SENER y el futuro del sector espacial

SOBRE SENER

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• Grupo de empresas privado, nacido en 1956 .

• Sener Ingeniería y Sistemas (SIS) es la empresa madre. Tiene 4 Unidades Estratégicas de Negocio, proporcionando servicios de Ingeniería.

• Espacio es por tanto una actividad más de SIS , aunque emblemática, con casi 50 años de tradición.



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Algunas Cifras (2014) • Facturación de SENER Grupo : 1250 M€. • Número de personas (Grupo): 5300 • Facturación de SENER Ingeniería y Sistemas: 610M€ • Número de personas: 2620 • Facturación en Espacio: 32,5M€

• Sener es la mayor empresa privada de ingeniería del país.

• Reconocida particularmente por su capacidad para realizar proyectos innovadores multidisciplinares.

Grupo SENER.



• Las claves: – SENER es una empresa con actividad en el sector Espacial, sin ser una empresa de

Espacio. – Identificada sobretodo por su capacidad en el desarrollo de Mecanismos y Sistemas

electromecánicos. – Pionera en el sector, con el primer contrato en 1966, y compartiendo la andadura

en los primeros años de la ESA con INTA y CASA. – Tres periodos bien diferenciados:

◦ Hasta mediado de los años 80: Progreso lento, centrado en estructuras y

mecanismos sin actuación eléctrica y con pocos actores en España.

◦ Hasta el año 2003: Rápido crecimiento en sistemas electromecánicos. Incorporación de electrónica. Aparición de numerosas empresas en el país. Entrada en sistemas AOCS.

◦ Hasta nuestros días: Salto a nivel subsistema y sistema. Entrada en sistemas ópticos. Mayor crecimiento económico.

SENER EN ESPACIO

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• En lanzamiento, mecanismos y apéndices van trincados y sometidos a altas cargas y vibraciones.

• Tras lanzamiento y/o en operación, se produce el movimiento con: alta fiabilidad (reparación y mantenimiento no posibles), precisión, etc.

Sobre los mecanismos. Configuraciones y Mecanismos



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• Única actuación: sueltas, despliegues, protecciones. • SENER tiene muchas realizaciones de mecanismos de actuación única. A resaltar que su

fiabilidad debe ser máxima porque un fallo de funcionamiento puede dar lugar a la pérdida de la misión (ejemplos: despliegue de antena de telecomunicaciones y telecomando del EURECA; tapa protectora del instrumento SEVIRI en satélites METEOSAT).

• Actuación continua o intermitente: apunte paneles solares, focalización, barridos, ruedas de inercia.

• 1er satélite lanzado Sputnik ya llevaba 4 mecanismos para desplegar antenas.

USO MECANISMOS (1)



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• Con incremento funciones/complejidad aumentó número mecanismos. • Aunque nuevas tecnologías hacen posible eliminar mecanismos (ej.: apunte electrónico

de antenas), nuevas necesidades aparecieron (ej.: brazos robóticos, micro mecanismos).

• Y los satélites con muchas cargas de pago requieren mecanismos, así el Envisat (plataforma polar de observación de la tierra, lanzado en 2002, con nueve instrumentos a bordo), tenía aproximadamente un centenar de mecanismos.

USO MECANISMOS (2)

http://d1jqu7g1y74ds1.cloudfront.net/wp-content/uploads/2012/05/ENVISATcorv_258.jpg



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• Participación en programas de ESA. – En la página web de ESA se indican todas las

misiones (propias y en colaboración): SENER ha participado en 37 de ellas (un 52%).

• Equipos de vuelo. – Resaltamos que la historia de equipos de

SENER está limpia de fallos. – Además de los indicados en la tabla, están

en desarrollo 37 equipos diferentes (contra-tados) que darán lugar a 74 suministros más.

– Se han suministrado al día de hoy 262 equipos.

ALGUNAS CIFRAS (1)



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ALGUNAS CIFRAS (2)



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• El grupo de SENER que históricamente ha desarrollado los mecanismos para Espacio tiene contabilizadas 242 publicaciones, mayoritariamente de contenido técnico (presentadas en foros diversos, publicadas en revistas, registradas como artículos de simposios o congresos).

– De ellas 133 están dedicadas al campo espacial: 111 a mecanismos, 9 a componentes estructurales y 13 a temas de espacio en general.

– 109 son publicaciones que tratan de temas de aplicación a campos diversos: campos solares, equipos para centrales solares, actuación para movimiento en defensa y aeronáutica, manipulación de equipos, estructura industrial y civil, etc.

PUBLICACIONES (1)



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• ESMATS – “European Space Mechanisms and Tribology Symposium” – Un evento bianual promovido por ESA con participación abierta a todos los países

(hay participación importante no europea) en el que se presentan aspectos relevantes en novedad y tecnología (seleccionados de entre las propuestas recibidas por el Comité).

– Se ha celebrado 15 ediciones con nuestra participación relevante: ◦ Representante español en el comité organizador siempre de SENER (Manuel

Fuentes, Fernando Artigas, Carlos Compostizo). ◦ Tres veces en España: Madrid 1987, San Sebastián 2003 – co-organizados por

SENER - y próximamente 16º ESMATS 2015 en Bilbao con organización local de SENER.

◦ Presentaciones en las 15 ediciones. ◦ Un total de 564 exposiciones orales en los 30 años de ESMATS, de las que 43

(8%) han sido de SENER.

PUBLICACIONES (2)



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HISTORIA: ESPACIO Y APORTACIONES SENER



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INICIOS

• Comienzo era espacial con lanzamiento del Sputnik en 1957, cuando el año anterior había sido creada SENER.

• La Agencia Espacial Europea (ESA) surgió de la unión de ESRO y ELDO en 1974 y lanzó su primer satélite COS-B en 1975 (SENER había participado en estudios, pero no suministró equipos).

• El primer satélite lanzado con equipos de SENER embarcados fue el ISEE-2 en 1977. • Pero anteriormente en 1966, SENER había logrado su primer contrato (La Torre de

Kiruna) y suministrado el equipo de soporte en tierra para el satélite GEOS (1974), obtenido los contratos del sistema de ensamblaje e integración en tierra del Spacelab (1976) y de la torre umbilical (1975) para la plataforma de lanzamiento del Ariane-ELA 1 en Kourou (1er lanzamiento 1979).



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• Estructura soporte + estructura basculante + estructura de giro + carro soporte del cohete.

• Requisitos: Precisión ángulo de 10 minutos; Rigidez.

• 1er lanzamiento marzo 1968.

• Esrange Space Center. Kiruna. ESRO (en 1972 transferida a Swedish Space Corporation tras 22 lanzamientos). Con variaciones, usada hasta hoy en día con más de 150 tiros.

TORRE LANZAMIENTO SKYLARK. PRECISIÓN Y FIABILIDAD



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• Diseñado para operar en órbita como carga de pago del trasbordador de NASA. • SENER proporcionó el sistema de integración en tierra de los componentes del

laboratorio (principalmente: módulo presurizado con armarios de experimentos y palés abiertos al espacio para experimentación/instrumentación en vacío).

• Concepto modular de Spacelab, muchas configuraciones y tiempos cortos entre vuelos (la realidad se tradujo en 25 vuelos entre 1983 y 2000).

• Equipos diferentes: 38. • Total suministrados: 168 • 265 t de material estructural + mecanismos. • SENER lideró un consorcio con 4 subcontratistas (el alemán VFW, el austríaco OKG y los

españoles INTA y CASA) y 7 suministradores principales (y otros más). Responsable de todos los equipos, con desarrollo completo de la mitad de ellos.

SPACELAB. UN SISTEMA INTEGRACIÓN ÚNICO (1)



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SPACELAB. UN SISTEMA INTEGRACIÓN ÚNICO (2)



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• ISEE – Satélite para medición de viento solar y magnetosfera. • Cuando SENER empezó a trabajar en el ISEE-B (contrato de 1974 con ESRO), primer

equipo de vuelo, la ESA no había lanzado satélites. • Europa sólo había lanzado satélites de baja masa.

– ESRO. 6 satélites (3 tipos diferentes de 1968 a 1972). – Reino Unido. Satélites Ariel (el primero en 1962). – Italia. Serie San Marcos (el primero en 1964). – Francia. El país más activo (el primero Asterix en 1965 y varias colaboraciones con

Alemania y URSS). – España. INTASAT 1974 (INTA en colaboración y soporte de NASA, Hawker Siddely

Dynamics y Standard Eléctrica). • En 1975 ESA lanzó su primer satélite COS-B (1975). • Así que en ese momento la experiencia de la agencia, del constructor del satélite

(DORNIER, liderando el consorcio STAR al que pertenecía SENER) y de otras empresas, era muy limitada.

PRIMEROS EQUIPOS DE VUELO (1)



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• En los primeros años la capacidad informática era muy limitada (y SENER representaba una situación general):

– Inicio años 70 – 3 ordenadores IBM 1130 con memoria de 16 kB y 32 kB y disco de 500 kB. – Mediados años 70: un IBM 370 y un CYBER 172 ambos con 64 MB para cálculo científico y

técnico. – A principio de los 80 se apunta ya un cambio (2 VAX modelos 750 y 8350).

• Los programas de cálculos potentes no estuvieron desarrollados hasta que los equipos tuvieron cierta capacidad.

• Así que los cálculos estructurales por ordenador se limitaban a la obtención de cargas y esfuerzos y las comprobaciones de resistencia eran con cálculos “manuales”.

• Para cálculos dinámicos (Ej. Un despliegue) se planteaban las ecuaciones y desarrollaban rutinas de cálculo.

• Verdaderamente, hasta los noventa no hubo verdadera capacidad de análisis por ordenador. • Inicialmente los planos se dibujaban a mano y se fue pasando al dibujo por ordenador. • Fue también en los noventa cuando se extendió el diseño con modelado de sólidos y con ello

la posibilidad de analizar la funcionalidad de los mecanismos y la posibilidad de transmisión de modelos a otros niveles del satélite y a fabricación de las partes.

EVOLUCIÓN DE LOS MEDIOS DE INGENIERÍA. CAE (1)



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EVOLUCIÓN DE LOS MEDIOS DE INGENIERÍA. CAE (2)



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SENER obtuvo contratos para tres misiones: ULYSSES, HUBBLE Y EURECA. Para el satélite ULYSSES, inicialmente llamado ISPM, se entregaron equipos para un lanzamiento previsto en 1986 y para el telescopio HUBBLE fueron entregados en 1982. Ambos satélites fueron lanzados en 1990, con el DISCOVERY (Octubre y Abril respectiva-mente). El desastre del CHALLENGER en 1986 y la consecuente interrupción de los vuelos de los vehículos de NASA durante tres años provocaron grandes retrasos. Así que cuando voló el HUBBLE con equipos de SENER habían pasado doce años y medio desde el primer y único equipo en órbita. Todo lo que se hacía eran desarrollos nuevos para nosotros, no teníamos precedentes y además la experiencia de los clientes (constructores de satélites) y de la Agencia era asimismo limitada.

Proyectos importantes hasta los 90

• Telescopio HUBBLE (Misión NASA con participación ESA de astronomía visible y UV) – Mecanismo refocalizador de la cámara europea de objetos lejanos. Se desarrolla

un mecanismo de precisión y se usan articulaciones flexibles. – 3 ruedas dobles de filtros para la citada cámara. – 4 mecanismos de vaivén para interponer máscaras y espejos en el camino óptico.



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• ULYSSES (Exploración polos solares) – 2 antenas de cinta para constituir antena dipolo de 72 m. Evolución tecnológica de

la experiencia adquirida en el ISEE-B. – Antena axial colapsable. Monopolo para un experimento. De este concepto se

tratará posteriormente. – Mástil rígido doble articulado desplegable para soporte de sensores (primer brazo

desarrollado). – Electrónica actuación de los mecanismos.

Proyectos importantes hasta los 90 (2)



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CONSOLIDACIÓN (AÑOS 90)

• A mediados de 1999 SENER informaba en su revista de Noticias sobre la historia de nuestros productos con las siguientes cifras y misiones.

– Misión cumplida: 2 satélites cuya operación había acabado. ISEE-B y EURECA. – Volando: SENER tenía equipos volando en 6 satélites, HUBBLE, ULYSSES, HELIOS 1A,

MINISAT, SOHO y SPOT4. – En capilla: Había 7 misiones (10 satélites) para los que se habían entregado

equipos e iban a ser lanzados a finales de 1999 y durante el año 2000. HELIOS 1B, CLUSTER (4x), XMM-NEWTON, ARTEMIS, HISPASAT 1C, ENVISAT y primer Meteosat Segunda Generación (Los lanzamientos de ENVISAT y MSG fueron atrasados a 2002, el de ARTEMIS a 2001).

– Entre manos: Se trabajaba ya en equipos para otras 6 misiones: HISPASAT 1D, INTEGRAL, ROSETTA, HELIOS 2, METOP (3 satélites) y COLUMBUS.



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Nuestra actividad se mantiene y crece en estos años, aunque un bache se produce a mediados de la primera década de siglo. La tabla lista realizaciones:

NUEVO CRECIMIENTO. PRESENTE SIGLO (1)

SATÉLITE AÑO LANZAMIENTO

MISIÓN EQUIPOS SENER

INTEGRAL 2002 Astronomía. Telescopio Rayos γ • Electrónica disparo pirotécnicos. • Máscara codificada, espectrómetro IBIS. • Máscara codificada IMAGER SPI. • Máscara codificada JEM-X (Desarrollo de una

membrana perforada pretensada y uso de material Wolframio).

ROSETTA 2004 Estudio núcleo cometa CHURYUMOV-GERASIMENKO

• Mástiles despliegue de magnetómetros. • Electrónicos control instrumentos OSIRIS y

GIADA. • Pantallas protectoras de sensores de estrellas. • Persianas térmicas.

HELIOS 2 2004 (otro en 2009)

Satélite militar liderado por Francia

• Articulaciones de despliegue paneles protección de instrumentos.

X-TAR y SPAINSAT

2005 y 2006 Satélites españoles comunicaciones militares

• Mecanismos de sujeción y posicionamiento de antenas.



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NUEVO CRECIMIENTO .PRESENTE SIGLO (2)



METOP 2006 y 2012 (otro pendiente en 2017)

Satélite estudio climático • Electrónica control instrumento IASI. • Soportes fijación y suelta antenas instrumento

ASCAT. • Sujeción y despliegue antena GAVA.

COLUMBUS 2008 Laboratorio orbital europeo permanente en estación internacional

• 3 armarios para los subsistemas. • Estructuras externas para cargas de pago. • Equipamiento para laboratorio de fluidos.

HERSCHEL 2009 Telescopio IR formación estrellas

• Banco óptico criogénico soporte instrumentos.

PLANCK 2009 Examen radiación cósmica de fondo

• AOCS – Actitud y control satélite.

SMOS-MIRAS 2009 Mapa humedad suelo y sanidad océanos

• Sujeción, suelta y despliegue paneles.

MARS SCIENCE LABORATORY

2011 Determinación habitabilidad Marte (misión NASA)

• Mecanismo apunte antena del Rover Curiosity.

PLEIADES 2011 y 2012 Programa liderado por Francia. Imagen óptica terrestre de alta resolución para defensa y seguridad civil

• Obturador de protección telescopio. • Partes estructurales telescopio.



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NUEVO CRECIMIENTO. PRESENTE SIGLO (3)



GAIA 2013 Mapa galaxia. 1000 millones de estrellas

• Parasol desplegable ∅ 10 m. • Mecanismo apunte 5 grados de libertad espejo

M2. • Electrónicas control de ambos.

SENTINEL 1 2014 Radar para imágenes del tiempo

• Mecanismo despliegue y fijación del SAR

BEPI COLOMBO

2015 (previsto) Conocimiento Mercurio • Brazo despliegue magnetómetros. • Sistema MGA: despliegue apunte y antena. • Apunte antena alta ganancia (HGA). • Electrónica actuación MGA. • Electrónica apunte HGA.

SENTINEL 2 2015 (previsto) Imágenes multiespectrales Tierra

• Mecanismo calibración y obturación del instrumento MSI

SENTINEL 3 2016 (previsto) Observación tierra: Óptica y altimetría radar

• Mecanismo seleccionador objetivos. • Electrónica control del mecanismo.

SEOSAT INGENIO

2016 (previsto) Imágenes ópticas multiespectrales de alta resolución de España

• Carga de pago: 2 telescopios (con 1 canal pancromático y 4 espectrales cada uno).

CSO 2016 (previsto) Satélite militar de observación (liderado por Francia)

• Mecanismo calibración instrumento SOCRI



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NUEVO CRECIMIENTO .PRESENTE SIGLO (4)



EXOMARS 2016 (previsto) Demostrador entrada en Marte • Estructura plataforma. • Estructura impacto (deformación). • Mecanismos separación (estructuras y

conectores).

EXOMARS 2018 Rover europeo toma muestras • Mecanismos del taladro.

SOLAR ORBITER

2017 (previsto) Medición heliosfera interna y viento solar

• HGA con despliegue, apunte en 2 ejes, electrónica y antena.

• MGA con despliegue, apunte 1 eje, electrónica y antena.

• LGA (fija). • Brazo despliegue 5 instrumentos. • Pasamuros con tapa (10x) en pantalla térmica. • Electrónica para instrumento SOPHI.

MTG Sistema meteorológico geoestacionario europeo

• Mecanismo barrido 2 ejes, instrumento FCI. • Mecanismo barrido 2 ejes, instrumento IRS. • Electrónicas para ambos mecanismos. • Mecanismo de calibración y obturación sensor FCI. • Mecanismo de calibración y obturación sensor IRS.

NOTA: Se comienza a trabajar en satélite EUCLID (misión para generar mapa de geometría del universo oscuro). Por estar en fase incipiente de desarrollo no se ha incluido en la tabla.



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De Equipos a Sistemas . NTE Y MARES

• Es por tanto un equipo voluminoso (400 kg), con muchos mecanismos y con mucha capacidad de control y medición, fiable y seguro (evitar daño sobre los astronautas).



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Primera imagen de HGA en Marte

• Mecanismo de apuntamiento en 2 ejes.. • Pta ‘Patch’ Antena.

Precisión apuntamiento: 20 arcsec.

Rango acimut: +/- 120º

Rango elevación: + 90º, -20º .

Vida minima: 5 a´ños.

De Equipos a Sistemas . APM para Rover (Curiosity)



• El protector solar de Gaia; mayor Sistema desplagado por ESA.

• 11 metros diámetro.

• Desrrollo de materiales específicos para pantalla.

• Desplegue con dos motores y trasmisión flexible.

De Equipos a Sistemas . Gaia ‘Sunshield’



‘Boom’ de instrumentos. De 4 metros de longitude, aloja 4 instrumentos..

Subsistema de antenas HGA, MGA y LGA. Requisitos críticos de temperatura (hasta 500ºC en HGA.).

‘Feedthrougs’ para instruimentos

. Baffles de los instrumentos con tapa móvil.

De Equipos a Sistemas . 3 Subsistemas críticos en Solar Orbiter



De Equipos a Sistemas . AOCS de Planck



Metrology System

Scanning System for FCI / IRS Telescopes.

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Two axes MTG Scan mechanism & Control Electronics

• Barrido en dos ejes (+/- 10º) • Espejo de 300mm. • 15 urad de precision absoluta. • Estabilidad de linea de mira: 1urad

De Equipos a Sistemas . MTG: Escáner para telescopios FCI/IRS.



Misión de mostración de vuelo en formación (2 naves 150m y precisions relativas de 1mm)

- Sener es el Contratista principal con responsabilidades en:

- Mision y requisitos FFS

- Especificacion de plataformas

- Definición de equipo de metrología

- Plan de desarrollo

- Demostración de prestaciones de FFS.

De Equipos a Sistemas . Contratista Principal de Proba-3



SENER ha sido el Contratista Principal de un consorcio (que incluye a Deimos y GMV) para el desarrollo del GNC del vehículo de demostración de reentrada IXV.

De Equipos a Sistemas . ‘Prime’ de GNC de IXV

La reentrada de IXV (este mismo año) ha sido un éxito, verificándose con el lanzador VEGA, y consiguiéndose una precision en el amerizaje de una milla.



SENER es el Contratista Principal de la cámara

de SEOSAT. Cámara en el rango visible, con 2,5m de

resolución y 57 Km de ancho de traza.

De Equipos a Sistemas . Instrumento principal SEOSAT



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SITUACION ACTUAL DEL SECTOR EN ESPAÑA

Sector con una veintena de empresas (en ‘upstream’), con una evolución estable -no exenta de dificultades- tras una década de crecimiento. Buen posicionamiento tecnológico, que prácticamente abarca todas las áreas tecnológicas, salvo quizás la propulsión (dominada por Francia, y participación de Italia y Alemania). Recuperación parcial de la posición española en la ESA en la Conferencia Ministerial de 2014, tras el desastre de la CM 2012. Importante esfuerzo de las empresas en sectores no institucionales (Telecomunicaciones y Lanzadores). Implantación en otros países como Reino Unido, Polonia ó Rumanía.

Una visión optimista.



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REFLEXIONES SOBRE EL FUTURO DEL SECTOR

Entrada de un nuevo actor en los futuros programas europeos: La UE. Posible ‘Cohabitación’ ESA-UE. Progresiva dilución del ‘georretorno’. Necesidad de aumentar la masa crítica de nuestras empresas. Posibles movimientos de fusión ó adquisición. Mayor penetración en mercados comerciales clásicos y emergentes: - Telecomunicaciones - Lanzadores y minilanzadores - Microsatélites - ‘In orbit servicing’ - Otros servicios Mayor desarrollo tecnológico manteniendo calidad y competitividad. Esfuerzo en I+D

Los desafíos para la industria espacial española.



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Desde el sector espacial se viene demandando la creación de un órgano coordinador de la actividad espacial. ¿Por qué una Agencia Espacial Española?. 1.- La actividad espacial es aún eminentemente institucional. 2.- Hasta 6 Ministerios tienen mayor ó menor relación con el sector. Necesidad de coordinación y de unificación de gestores (presupuesto y política espacial). 3.- Necesidad de un interfaz único y visible: - Hacia Europa y resto de Agencias - Dentro de la Administración - Con la Industria - Con la Academia - Con la Sociedad. 4.- Para coordinar oferta y demanda (necesidades y capacidades tecnológicas) ¿

¿ Por qué una Agencia Espacial Española?



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- Adecuación de la contribución española al peso relativo de nuestro país en la ESA ( 8% - 250M€). - Relanzamiento de tres programas, ‘congelados’ tras el inicio de la crisis económica.

- PROGRAMAS BILATERALES (NASA, JAXA, ROSKOSMOS…).

- NACIONALES (PNOT 2 ?)

- ESPECÍFICOS I+D

Otras actuaciones necesarias:



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- INTERNACIONALIZACION

- Países Objetivo: Reino Unido, Polonia, India, Brasil..

- DIVERSIFICACIÓN - -Mayor penetración en Telecomunicación y Lanzadores.

- ORIENTACIÓN A PRODUCTO (vs servicios de ingeniería)

- Reorientación y reforzamiento de esfuerzo en I+D+i

Focos del Plan Estratégico de Espacio en SENER



Gracias

La manera de ver el futuro

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Fotografías: Propiedad de SENER o cortesía de ESA

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