Satélites

Um satélite é qualquer objeto que gira em torno de um corpo celeste pela ação da gravidade. Planetas e estrelas podem possuir vários satélites chamados “naturais”. A Lua, por exemplo, é um satélite que gira em torno da Terra. Dizemos que a Lua é um satélite natural, pois está em órbita ao redor da Terra e teve sua origem de forma natural, sem relação com a ação humana. Além dos satélites naturais, há, também, os artificiais, que são aqueles construídos e colocados em órbita pela ação humana. Assim, quando falamos em satélites do ponto de vista de tecnologia, estamos nos referindo aos satélites artificiais.

Satélites artificiais são dispositivos complexos projetados e construídos para funcionar no espaço que circunda a Terra. Para serem úteis, satélites dispõem de uma infraestrutura obrigatória de serviços imprescindíveis ao seu funcionamento. Esses serviços incluem comunicação de dados, fornecimento de energia, provimento de posição e outras funções customizadas. Já o termo “engenho espacial” refere-se genericamente a dispositivos que podem ter uma variedade de funções e missões. Pode se referir, por exemplo, a dispositivos especialmente projetados para visitar outros corpos celestes.

A principal orientação usada para se projetar um satélite é a definição da sua missão. É a partir dela que todos os outros ingredientes – requisitos, funcionalidade, tipo de órbita, tempo de vida, etc. – serão definidos. Satélites artificiais têm uma variedade grande de missões.

Uma relação dos objetos espaciais brasileiros pode ser acessada aqui.

Nanossatélites

Fig. 1 Imagem da Estação Espacial Internacional (ISS) mostrando o registro do lançamento do Serpens  a partir de um braço robótico japonês Kibo

Nanossatélite é o termo usado para designar um tipo de pequeno satélite com missões específicas para o seu tamanho. De forma geral um “pequeno satélite” é um dispositivo com menos de 500 kg de massa. Grandes satélites podem ter mais de 1000 kg de massa. Nas classificações mais modernas, satélites de 1 a 10 kg são chamados “nanossatélites”. A miniaturização crescente de circuitos integrados, bem como a padronização das estruturas de integração de satélites a lançadores permitiu também a redução no tamanho dos satélites.

Nanossatélites fazem parte de uma nova iniciativa na área espacial conhecida como “Novo Espaço”. Nessa iniciativa, os custos de lançamento são bastante reduzidos pela miniaturização. Como são pequenos, vários nanossatélites podem ser lançados simultaneamente, o que reduz o custo de lançamento por satélite. A possibilidade de se lançar vários nanossatélites para um mesmo fim reduz também o risco de falha de operação em órbita por causa da redundância (a falha em um satélite dessa “constelação de nanossatélites” é compensada por outro integrante da constelação).

Nanossatélites são especialmente usados em atividades de ensino de ciências aeroespaciais, já que permitem a estudantes dessa disciplina experimentarem um ciclo completo de uma missão espacial, ou seja, a caracterização, levantamento de requisito, construção, integração, lançamento e operação de um engenho espacial. Missões de nanossatélites têm grande parte do ciclo de vida reduzido já que usam componentes comerciais. A padronização obtida com um tipo especial de nanossatélite, o CubeSat (com dimensão em múltiplos do volume 10×10×11,35 cm), que tem esse nome por causa de seu formato cúbico, permitiu também reduções drásticas nos custos. Dessa forma, o exercício de uma missão com um ou vários nanossatélites torna-se uma tarefa mais de integração do que de desenvolvimento, embora componentes em desenvolvimento possam ser adicionados às unidades de nanossatélites. É importante considerar também que a miniaturização impõe limites às funções finais de um satélite, ou seja, satélites “grandes” continuarão a existir para realizar funções específicas.

Em 2015, a Agência Espacial Brasileira (AEB) coordenou o lançamento do nanossatélite Serpens, acrônimo para Sistema Espacial para Realização de Pesquisa e Experimentos com Nanossatélites. Desenvolvido por meio de um consórcio acadêmico, a primeira missão Serpens contou com a participação da Universidade de Brasília (UnB), Universidade Federal do ABC (UFABC), Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) e o Instituto Federal Fluminense (IFF), além de outros parceiros estrangeiros como a Universidade de Vigo (Espanha), a Sapienza Università di Roma (Itália) e as norte-americanas Morehead State University e  California State Polytechnic University. O Serpens foi transportado para a Estação Espacial Internacional (ISS) pelo veículo japonês de abastecimento HTV5, tendo sido lançado em 24 de agosto de 2015. Sinais do Serpens em VHF foram captados em território brasileiro por diversos rádio amadores.

Outras iniciativas no Brasil para lançamento de nanossatélites são o UbatubaSat, Nanosat-BR, AESP-14 e o ITASat. A missão Serpens deu origem a uma série de futuras missões que estão definidas na Plataforma Espaço, Educação e Tecnologia (E2T).

Satélites de missões nacionais

Satélite de Coleta de Dados (SCD-1 e SCD-2) – O primeiro dispositivo nacional para coleta de dados usando o espaço foi o SCD-1. Criado pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), o SCD-1 foi lançado por um foguete Pegasus (da empresa Orbital Science) em fevereiro de 1993. Os produtos do SCD-1 serviram a uma variedade de operações ambientais e científicas. Uma aplicação relevante foi o monitoramento de bacias de rios por meio da Agência Nacional de Águas (ANA) e do Sistema de Vigilância da Amazônia (SIVAM). O SCD-1 é um dispositivo em OTB, com um período orbital de 1 h e 40 minutos (altitude de 750 km e 25 graus de inclinação orbital). Sua missão foi complementada pelo SCD-2 em 1998 (também lançado por um foguete Pegasus). Ambos satélites fornecem um link de rádio para uma rede de plataformas de coletas de dados (PCDs) instaladas no território brasileiro.

Série de Satélites Sino-Brasileiros de Recursos Terrestres (China-Brazil Earth Resource Satellites – CBERS) – A China e o Brasil estabeleceram uma colaboração no espaço que rendeu muitos frutos. Essa relação se iniciou quando Renato Bayma Archer (o primeiro ministro de Ciência e Tecnologia) começou as primeiras negociações que culminaram no projeto e construção de diversos satélites para estudo e monitoramento de recursos terrestres: a série CBERS.

O CBERS-1 foi lançado em 1999 por um foguete chinês Longa Marcha IV-B a partir do centro de Taiyan, na China. O CBERS-2 e o CBERS-2B vieram em 2003 e 2007, respectivamente. Esses satélites são posicionados em órbitas heliossíncronas e realizam cerca de 14 revoluções por dia em torno da Terra. A missão CBERS trouxe relevantes contribuições científicas ao Brasil e seus produtos são usados em muitos campos ambientais. Exemplos de aplicações incluem: estudos de desflorestamento, controle de incêndios na região Amazônica, monitoramento de recursos hídricos, além de áreas urbanas e de plantio. Como consequência, os produtos CBERS são relevantes para programas nacionais de destaque como é o caso do PRODES, DETER e o CANASAT.

Em 2013, a série CBERS teve uma perda com a falha no lançador que carregava o CBERS-3. Tanto o CBERS-3 como o CBERS-4 são versões radiométricas melhoradas do 1 e 2. O CBERS-4 foi inserido em órbita em dezembro de 2014 por um lançador Chang-Zheng 4B. O CBERS-4A foi formalmente aprovado pelo Congresso Nacional em agosto de 2016 e dará  continuidade à cooperação com a China. O lançamento do CBERS-4A está marcado para 2018. A construção dos CBERS 5 e 6 está prevista no Plano Decenal China-Brasil 2013-2022.

Amazonia-1 – A missão Amazonia-1 (formalmente SSR-1) tem como objetivo planejar, construir e lançar uma série de satélites em órbita polar com um período orbital de aproximadamente 100 minutos. Sua missão busca melhorar o sistema de alertas de desflorestamento na região Amazônica. O Amazonia-1 é parte da Plataforma Multimissão (PMM), que é a designação para uma plataforma genérica de satélites com menos de 500 kg criada pelo INPE. O satélite carregará um módulo imageador avançado de grande campo (Advanced Wide Field Imager – AWFI) com resolução de 40 metros e um módulo de serviço baseado na PMM. O Amazonia-1 complementará o sensor de imagem do CBERS-4. Outro objetivo do Amazonia-1 é fechar o ciclo de desenvolvimento para um satélite de imagens totalmente desenvolvido no Brasil.

SGDC: uma missão espacial de telecomunicação

A missão SGDC é resultado de um arranjo conjunto em que participam o MCTIC, a Telebrás, o Ministério da Defesa, a AEB e o INPE. Sua contraparte civil foi induzida pelo Plano Nacional de Banda Larga e levará internet a totalidade do território brasileiro. Mais que isso, a missão SGDC serve como modelo para a realização de projetos estratégicos. Trata-se de uma relevante e estratégica iniciativa que veio fortalecer em grande escala o Programa Espacial Brasileiro, em nova fase de impulso tecnológico à indústria nacional. O segmento espacial do SGDC (o satélite 2017-023B) já se encontra operando em uma órbita geoestacionária e está a 37780 km de altitude.

A missão SGDC também visa melhorar a estruturação e organização da cadeia produtiva do setor espacial. Não menos importante é o esperado incremento da capacitação tecnológica da indústria nacional no segmento de satélites de telecomunicação. Isso ocorrerá pela elevação do índice de participação nacional no desenvolvimento e fabricação do que será o segundo satélite geoestacionário (SGDC-2).