2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 PEQUENOS SATÉLITES
Os pequenos satélites foram desenvolvidos inicialmente há mais de 50 anos, mas suas classificações consoantes aos tamanhos se deram a partir de 1992 (HELVAJIAN; JANSON, 2008). A Tabela 1 indica as categorias principais dos pequenos satélites, associados essencialmente às suas massas. Os autores dela, afirmam que “Com avanços em células solares, baterias, micro e nano eletrônica, e sensores miniaturizados, os picossatélites de hoje conseguem superar a performance dos microssa- télites dos anos 1960”.
Tabela 1 – Categorização satelital por massa
Categoria Massa Minissatélite 100 a 500 kg Microssatélite 10 a 100 kg Nanossatélite 1 a 10 kg Picossatélite 0,1 a 1 kg Femtossatélite 0,01 a 0,1 kg
Fonte: Helvajian e Janson (2008)
Dados disponibilizados por Filho (2015) informam que, entre os anos de 1995 e 2014, lançaram-se 2.366 satélites, dos quais 863 eram satélites de categorias inferiores à 500 kg. Até janeiro de 2015, 1.266 satélites estavam funcionando em órbita da Terra, desses, 363, isto é, 28%, eram também de pequeno porte. Estes 363 pequenos satéli- tes estavam distribuídos da seguinte maneira: 150 minissatélites, 110 microssatélites, 78 nanossatélites e 25 picossatélites (nesta última cate- goria, o autor desse diagnóstico engloba todos os satélites menores ou iguais a 1 kg).
Ainda, Filho (2015) expõe que o número de satélites orbitando no dia 31 de agosto de 2015 saltou para 1.305. Nacionalidades com predomínio em suas possessões são Estados Unidos – 549, China – 142 e Rússia – 131. Os demais 483 pertenciam a outros países e seus respectivos programas espaciais. A partir deste estudo, foi possível per- ceber que o monopólio da realização de atividades espaciais por nações desenvolvidas e vistas como “únicas detentoras do conhecimento tecno- lógico” vem diminuindo nas últimas décadas e dando espaço a outras
nações em desenvolvimento, conforme Costa (2004) também revela em seu trabalho.
Para Antunes (2017), com a progressiva dependência humana em relação à tecnologia espacial, surgiram novas alternativas para facilitar a exploração do espaço. Estas visavam evitar o congestionamento de órbitas mais baixas e proporcionar gastos e tempo de desenvolvimento inferiores – comparados aos seus irmãos de maiores proporções, dado que os orçamentos estavam em declínio no pós Guerra Fria. Shiroma et al. (2011) afirmam que muitas entidades acadêmicas, governamentais e comerciais estão realizando projetos de pequenos satélites em todo o mundo.
Efetivamente, percebe-se que a produção de pequenos satélites, com peças de menor complexidade e maior acesso (COTS1), já ocorre há algumas décadas em nações como Estados Unidos, Reino Unido, Itália, Espanha e Canadá (ANTUNES, 2017). Outros países, como o Brasil, perceberam a oportunidade de ultrapassar limitações técnicas e financeiras nesse cenário e recentemente vêm entrando neste mer- cado. Além desta vantagem, pode-se acrescentar outros fatores para o aumento no interesse de small satellites, tais como miniaturização de tecnologias facilitadoras, necessidade de ‘plataformas de resposta rápida’2 para atenuação de desastres naturais e gestão de crises e con- flitos e o fascínio de lançar um satélite pessoal, como citam Shiroma et al. (2011).
2.1.1 Nanossatélites
Santos et al. (2018) expressam que nanossatélites são satélites artificiais, com dimensões, massa e tamanho reduzidos para utilização em missões específicas. Estas, utilizadas atualmente, sobretudo, para fins de pesquisa e aplicações técnico-científicas, podem ser relaciona- das a comunicações, validações de tecnologias, observações do planeta Terra, sensoriamento remoto, aplicações militares e outras situações tocantes à obtenção de dados científicos, captura de imagens e realiza-
1Componentes de hardware e software comerciais, conhecidos como componentes de “prateleira”, são padronizados de fábrica e facilmente encontrados no mercado, a qualquer tempo. Por esta razão, projetos que contam com sua implementação conseguem reduzir custos iniciais e simplificar sua estrutura (CUNHA, 2005).
2Por exemplo, em 2007, os Estados Unidos criaram o Operationally Responsive Space Office, com a finalidade de garantir o desenvolvimento de novas capacidades espaciais militares que pudessem ser ligeiramente colocadas em operação. Esse tipo de serviço impõe uma nova lógica propícia à aceitação de riscos e à confiabilidade de missões espaciais (VILLELA; BRANDÃO; LEONARDI, 2016).
ção de experimentos, como é possível observar no trabalho de Villela, Brandão e Leonardi (2016).
Eles são compostos por peças miniaturizadas, semelhantes às de porte maior aplicadas em satélites. Seu ciclo de desenvolvimento mais curto oportuniza a inserção de novas tecnologias de carga útil (SHIROMA et al., 2011). Ademais, uma constelação, com vários pequenos satélites, é potencialmente mais flexível do que o uso de um satélite grande e clássico, visto que é possível sua reconfiguração de acordo com as necessidades de cada missão, distribuindo tarefas, e a redundância presente nessa contribui com a atenuação de suscetibilidade à falha catastrófica de ponto único. Ainda, em um cenário de ataque inimigo, este terá muito mais dificuldade em imobilizar todos os nanossatélites em uma rede com vários nós, comparado a um único típico satélite.
O modelo cúbico de produção satelital, CubeSat, estimulou o uso desses satélites pequenos em grandes missões. No Brasil, este é o mo- delo mais adotado nos últimos tempos em nanossatélites (ANTUNES, 2017). Conforme um de seus criadores, o professor Jordi Puig-Suari, da CalPoly (California Polytechnic State University), os satélites edu- cacionais eram muito grandes e complexos (STEPHENSON, 2010). Para alterar isso, com o auxílio do professor Robert Twiggs, da Stanford
University, desenvolveu-se seu primeiro exemplar, um satélite miniatu-
rizado com área de 10 cm3 (também denominado3 “1U”, Figura 2) e peso de até 1 kg.
Figura 2 – Modelos de CubeSats
Fonte: NASA (2015)
Shiroma et al. (2011) revelam que os primeiros CubeSats consis- tiam em cobaias, a fim de provar que se poderia utilizar esta plataforma
3No vocabulário de Engenharia Espacial, medidas cúbicas (altura, largura e com- primento) recebem a indicação “U”, de unidade. Assim, no caso deste satélite com 10 cm em cada dimensão, pode ser designado como um CubeSat 1U. À medida em que se aumentam o número de cubos, a nomenclatura muda para 2U, 3U, 4U e assim sucessivamente (ANTUNES, 2017).
tão pequena, com curtos prazos de desenvolvimento, orçamentos bai- xos e equipes pequenas, para respeitáveis projetos científicos. A partir destas vantagens, conseguiu-se ampliar seu desenvolvimento dentro de universidades como uma ferramenta prática de tecnologia espacial para os alunos (COSTA; DURÃO; CRS, 2011). Com avanços acadêmicos e su- cessos em suas demostrações, entidades comerciais e governamentais – antes céticas – despertaram interesses e iniciativas.
O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) em coope- ração com a Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) lançou a primeira missão espacial brasileira empregando CubeSats em 19 de ju- nho de 2014. Nela, o NanosatC-Br1 foi desenvolvido com o objetivo de que as informações capturadas através dele pudessem ser utilizadas em pesquisas sobre clima espacial e fenômenos que impactam a Terra, como a Anomalia Magnética do Atlântico Sul (INPE, 2018).
Alguns elementos deste CubeSat, como a plataforma e o magnetô- metro utilizado na carga útil, foram adquiridas de empresas estrangei- ras. No entanto, atribui-se a instituições brasileiras o desenvolvimento de componentes como os circuitos integrados para testes de radiação no ambiente espacial, o dispositivo para acionamento remoto de cargas úteis e o software que administra os problemas ocasionados por efeitos da radiação ionizante em um FPGA (Field Programmable Gate Array) (VILLELA; BRANDÃO; LEONARDI, 2016).