Primeiro nanossatélite cearense deverá ser lançado no espaço em 2027; criadores preveem interesse internacional

O primeiro nanossatélite produzido no Ceará deverá ser lançado no ano que vem, levando ao espaço uma tecnologia inteiramente cearense e com potencial de atrair a atenção de empresas de todo o mundo. O modelo, desenvolvido na Universidade Federal do Ceará, está em fase final de montagem e teve seu projeto aprovado recentemente pela Agência Espacial Brasileira (AEB), avançando no cronograma de missões espaciais da autarquia federal.

Denominado de Nanosatélite com Eletrônica Robusta à Radiação (Nascerr), o veículo espacial envolveu um investimento de R$ 1,5 milhão em sua construção e deverá ser enviado a uma missão a 550 quilômetros de altitude da Terra. O objetivo do projeto é desenvolver um sistema computadorizado com proteção contra a radiação e tolerante a falhas, permitindo que nanosatélites possam ter maior segurança e durabilidade no espaço.

Um nanossatélite é um satélite artificial de pequeno porte, com massa total entre 1 e 10 quilogramas. O Nascerr é projetado no padrão cubesat, um modelo amplamente utilizado por ter baixo custo de lançamento, em torno de 80 mil dólares por unidade, e por ter construção simplificada, se comparado a outras plataformas. As unidades desses nanosatélites possuem forma de cubos e são padronizadas em massa e volume, com altura, largura e comprimento medindo 10 centímetros cada. 

O projeto cearense tem um custo estimado para lançamento de aproximadamente 150 mil dólares, pois ele é composto de duas unidades (dois cubos): um para os serviços (potência, bateria, transmissão etc.) e outro para o chamado payload, ou carga útil, que são os experimentos que compõem a missão principal do satélite – no caso do Nascerr, o sistema computadorizado inovador. 

Contudo, apesar de apresentarem vantagem devido à simplificação construtiva, os modelos cubesat revelam limitações nos quesitos segurança e durabilidade. Enquanto a vida útil de um satélite convencional pode ultrapassar 20 anos, a de um nanosatélite chega a aproximadamente 18 meses. O principal vilão para a durabilidade de um nanossatélite é a radiação ionizante, que danifica seus materiais e gera alterações nos dados dos sistemas computadorizados, o que pode induzir a falhas críticas.

“Os sistemas de computador de satélites são sistemas críticos, ou seja, se eles sofrerem alterações, isso pode causar perda total da missão”, explica o professor Jarbas Silveira, do Departamento de Engenharia de Teleinformática (DETI-UFC). “Portanto, a gente não pode deixar um sistema crítico à mercê da radiação, porque os satélites não têm manutenção. Você lançou lá, ninguém vai voltar para consertar. Então, eles têm que ter essa capacidade autônoma de se corrigir no caso de falha”, complementa.

É essa capacidade de se corrigir automaticamente que está sendo proposta com o Nascerr, explica Silveira. Ele é o coordenador do projeto, que está sendo concebido no Laboratório de Engenharia de Sistemas de Computação (LESC), do DETI. 

A equipe por ele coordenada desenvolveu uma tecnologia chamada de Robust Onboard Computer (Roboc), que se trata de um computador de bordo para ser usado em nanossatélites padrão cubesat. “Queremos ter um computador de bordo que possamos fabricar nacionalmente, usando a nossa técnica, e vendê-lo para todo o mundo, para o Brasil e para o exterior”, adianta. 

Esse computador conta com um algoritmo com controle dinâmico, o qual garante a recuperação do sistema após falhas causadas pela radiação. O algoritmo se adapta à intensidade de radiação no espaço: se ela é menor, o satélite gasta menos recursos para se proteger; se a radiação é maior; ele gasta mais recursos. 

A ideia é que o Nascerr funcione como um laboratório no espaço, através do qual os pesquisadores poderão fazer updates, subindo versões novas de código e testando os resultados. A missão está programada para durar um ano, período no qual se pretende comprovar a eficiência do modelo. 

“A gente está propondo essa técnica de correção dinâmica. Ou seja, de eu poder gastar só aquilo que está precisando. Essa é a nossa inovação, e a gente quer a NASA na nossa porta pedindo-a. E estou falando sério. A gente quer ter resultados que atraiam a comunidade, que chamem a atenção internacional”, vislumbra.

TESTES NO BRASIL E NA EUROPA

Os algoritmos desenvolvidos no laboratório foram apresentados em artigos publicados em revistas especializadas e passaram recentemente por testes em ambiente real, ou seja, em em condições que imitam ou reproduzem o mais fielmente possível o que o satélite enfrentará no espaço. Um deles foi realizado em abril deste ano, no Centro de Pesquisa em Terapia de Partículas (Partrec), em Groningen, nos Países Baixos. Lá, Silveira levou o projeto para realizar testes de radiação em um acelerador de partículas.

O pesquisador explica que a radiação prejudica os nanossatélites, que são formados por estruturas de silício, de duas formas: a curto e a longo prazo. A curto prazo, há o efeito direto da radiação na configuração dos sistemas eletrônicos, alterando seus dados. Chamados single event effects (SEE), eles são falhas ou alterações causadas em componentes eletrônicos por uma única partícula de alta energia, como prótons, presentes na radiação espacial. 

No espaço, os prótons atingem os átomos do silício do nanossatélite causando um rearranjo em sua organização. Como os computadores utilizam a linguagem binária para processar informações, é possível que, por exemplo, uma palavra codificada com a numeração 0100 seja alterada para 0010 por meio da movimentação dos prótons, e isso pode gerar conclusões equivocadas no sistema computacional, podendo levar, inclusive, à perda da missão.

Foi esse tipo de efeito que foi testado pelo professor no acelerador de partículas do Partrec, e os resultados mostraram que o algoritmo criado na UFC foi capaz de se corrigir automaticamente. “Numa palavra de 16 bits, nosso algoritmo foi capaz de corrigir até 3 erros contínuos. Isso é considerado um resultado alto e inovador”, afirma.

Já nos efeitos da radiação a longo prazo, há o que se chama de aging (envelhecimento), que é a degradação progressiva dos materiais e componentes eletrônicos de um nanossatélite causada pela exposição contínua à radiação espacial ao longo do tempo. 

Diferentemente dos SEE, cujos efeitos são pontuais e imediatos, o aging é cumulativo: cada dose de radiação vai “somando dano” até afetar o desempenho do sistema. O projeto cearense pretende quantificar e reduzir esse tipo de impacto nos nanossatélite. A reação do Nascerr à radiação acumulada foi testada em janeiro deste ano em ambiente simulado na cidade de Montpellier, na França, também com resultados promissores. 

MISSÃO PELA AGÊNCIA ESPACIAL BRASILEIRA

Passado o período de testes, o projeto se prepara agora para a missão espacial. Em dezembro do ano passado, o Nascerr foi aprovado para a carteira de qualificação da Agência Espacial Brasileira (AEB), o que significa que a proposta está agora em análise técnica.

De acordo com Silveira, a equipe do laboratório da UFC está elaborando no momento o chamado Preliminar Design Review (PDR), que apresenta todos os dados do projeto, como sua missão, sua especificação, toda a documentação técnica, os desenhos, os valores e os testes que foram realizados. A projeção é que esse PDR seja avaliado pela AEB em dezembro. A partir daí, o projeto entrará na nova fase do cronograma de missão espacial da agência.

O professor explica que o Nascerr será lançado ao espaço juntamente a outros projetos, nacionais e internacionais. A AEB especificará uma data de lançamento e os pesquisadores deverão entregar com antecedência a versão de voo do nanossatélite para que o projeto possa ser encaixado na missão. “A AEB possui parceria com vários foguetes do mundo. O nosso projeto poderá ir ao espaço, por exemplo, em uma missão da Space X, ou qualquer outro foguete de qualquer país. Não somos nós que escolhemos”, explica. 

No momento, o nanossatélite está em fase final de integração. Estão sendo feitos testes dos dispositivos de comunicação sem fio, de telemetria, que é o processo que permite que a equipe em solo acompanhe informações sobre o estado do satélite enquanto ele está em órbita, e de telecomando, que são os comandos enviados da Terra para o satélite.

“Após isso, nós fecharemos o nanossatélite, montaremos os painéis solares, que é o que garante a energia do equipamento, e o levaremos para testes finais no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), em São José dos Campos”, adianta. Esses testes irão verificar se o equipamento resiste às vibrações extremas, acelerações e ruídos da subida ao espaço, se tolera as grandes variações de temperatura e se seus sistemas eletrônicos conseguem operar nas condições de órbita sem sofrer perturbações eletromagnéticas.

O Nascerr conta com recursos totais de R$ 2 milhões, por meio de financiamentos do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep) e da Fundação Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico (Funcap). Desse total, R$ 1,5 milhão foi destinado à construção da versão de voo do nanossatélite e R$ 500 mil foram para o desenvolvimento de subprodutos. 

Fonte: Jarbas Silveira, do Departamento de Engenharia de Teleinformática (DETI-UFC) – E-mail: jarbas@lesc.ufc.br

Fonte da notícia: Primeiro nanossatélite cearense deverá ser lançado no espaço em 2027; criadores preveem interesse internacional – Agência UFC