Pequenos Satélites: Tecnologia Que Democratiza O Espaço

O Que São Pequenos Satélites (Smallsats)?

Ao discutir espaçonaves, o termo “pequeno” é normalmente usado para descrever sua massa e tamanho. Em poucas palavras, qualquer satélite com uma massa abaixo de 500 kg (1100 lb) é considerado um pequeno satélite, também chamado de smallsat, ou um satélite em miniatura.

Satélites de tamanho pequeno não são novos, embora os modernos difiram de seus antecessores em muitos aspectos, o mais notável dos quais é o uso de microeletrônica amplamente acessível em conjunto com abordagens inovadoras de gerenciamento. Isso permite a criação de espaçonaves, trabalhando sozinhas ou em constelações de satélites, que podem realizar funções complexas com grande utilidade, consumindo muito menos espaço, dinheiro e tempo do que as gerações anteriores.

Em comparação com o mercado de naves espaciais de grande porte, as barreiras financeiras e tecnológicas para a entrada no mercado de pequenas naves são tipicamente muito menores. Devido ao seu tamanho minúsculo, construção mais fácil e maiores possibilidades de lançamento, esses dispositivos são acessíveis para muitas empresas e organizações.

Evolução De Pequenos Satélites

Desde seu início humilde como entidades experimentais, os smallsats percorreram um longo caminho para se tornarem um tipo independente de satélites que agora é indispensável para as operações espaciais. Desenvolvimentos recentes em miniaturização, propulsão no espaço, processamento e controle a bordo e sistemas de comunicação transformaram completamente o setor espacial, permitindo que pequenos satélites realizassem tarefas complexas que antes eram alcançáveis apenas com naves espaciais maiores.

O Ionospheric Connection Explorer (ICON) é uma excelente ilustração da importância da tecnologia de pequenos satélites. Com seu conjunto de instrumentos, esta espaçonave, pesando apenas 272 kg (600 libras), estuda com sucesso a ionosfera, a fronteira dinâmica entre o clima da Terra e do espaço. Se não fosse o ICON, duas ou mais espaçonaves em órbita seriam necessárias para obter a mesma visão ^{ICON. The National Aeronautics and Space Administration (NASA).}.

Tipos De Satélites Pequenos Por Massa E Tamanho

Não há uma categorização universalmente aceita para satélites de pequeno porte, e vários fatores são considerados ao classificar essas espaçonaves. Esses fatores incluem massa, tamanho, órbita, aplicação, duração da missão e muito mais. No entanto, a classificação mais prevalente é baseada em massa e tamanho.

Mini Satélites (Minisats)

Minisats normalmente pesam entre 100 e 500 kg (220 e 1100 lb). Facilmente produzidos em massa para sistemas baseados em constelações, esses pequenos satélites são perfeitos para missões que priorizam o custo-benefício. Usos comuns para minisats incluem constelações comerciais de sensoriamento remoto, serviços de mensagens (como Orbcomm), constelações de telecomunicações (como OneWeb e Starlink) e meteorologia em órbita baixa da Terra (LEO) e acima.

Micro Satélites (Microsats)

O microssatélite típico pesa menos de 100 kg (220 lb), incluindo a massa do propulsor. Embora suportem usos comerciais reais, eles podem ter capacidades limitadas em termos de apontamento, longevidade, etc. Pesquisa científica e mensagens são dois exemplos de aplicações de sistemas multissatélites que se beneficiam de suas altas taxas de revisita e disponibilidade do usuário.

Nano Satélites (Nanosats)

O limite de massa típico para um pequeno satélite ser considerado um nanossatélite é de 10 kg (22 lb). A construção de nanossatélites de acordo com as especificações CubeSat abre muitas opções de lançamento e garante acesso contínuo e econômico ao espaço. Esses CubeSats de várias unidades têm uma ampla gama de usos potenciais, como experimentos científicos e educacionais, sistemas de comunicação como Sky e Space Global e redes de sensoriamento remoto como LANet.

Pico Satélites (Picosats)

Os picosats pesam de 0,1 a 1 kg (0,22 a 2 lb). Embora tenham uma capacidade muito limitada por conta própria, eles podem oferecer características notáveis em formação com vários picossatélites cooperantes, possivelmente em parceria com a espaçonave-mãe. Um uso comum para esses pequenos satélites é o intercâmbio de dados através de redes de Internet com outros dispositivos.

Satélites Femto (Femtosats)

Uma invenção das últimas décadas, o femtosat faz uso de nanotecnologia de ponta para criar um satélite excepcionalmente miniatura de satélite que pesa menos de 100 gramas (0,22 libras). Muitas dessas espaçonaves acompanharam naves maiores como parceiras de sinal operacional. As principais funções dos Femtosats incluem captura de imagens, testes de tecnologias inovadoras, experimentos biológicos e pousos de asteroides.

Benefícios Dos Pequenos Satélites

A maioria das vantagens dos pequenos satélites deriva de sua natureza em miniatura e inclui as seguintes:

• Acessibilidade. Pequenas espaçonaves têm custos mais baixos de construção, lançamento e operação, tornando o sensoriamento remoto e a exploração espacial mais acessíveis para empresas e organizações de todos os tamanhos.
• Ciclo de desenvolvimento mais curto. Tempos de desenvolvimento e lançamento relativamente curtos para smallsats permitem a implantação mais rápida de missões espaciais.
• Vários usos. As espaçonaves em miniatura de satélite têm muitos usos potenciais e são adaptáveis a diferentes missões.
• Constelações. Acessibilidade e tamanho compacto tornam viável o lançamento de constelações de smallsats para maior cobertura e uma gama mais ampla de aplicações.
• Riscos reduzidos. Em contraste com naves espaciais maiores e mais caras, que estão sujeitas a um risco mais alto, os pequenos satélites podem incorporar tecnologia mais recente que ainda não foi testada no espaço devido ao risco de custo geral reduzido.
• Finalidade única. Ao contrário das grandes espaçonaves de carga múltipla, as pequenas que são construídas especificamente são mais simples de operar e incorporar em uma missão.

Desafios Para A Indústria De Pequenos Satélites

Pequenos satélites têm orçamentos de energia, capacidades de carga útil e vida útil limitados devido ao seu tamanho em miniatura de satélite. Mas engenheiros e designers de pequeno porte já estão criando maneiras criativas de aumentar o desempenho sem aumentar o tamanho. Além disso, devido às restrições de energia, há um impulso para o desenvolvimento de novas tecnologias, como painéis solares inovadores, armazenamento de energia e conversores de alta eficiência.

Quando se trata de sincronizar frequências, evitar colisões e cumprir as leis internacionais, pequenas empresas de serviços e operadoras de constelações podem enfrentar obstáculos regulatórios. Empresas e organizações relacionadas ao espaço, como a Assembleia Geral das Nações Unidas e seu Comitê sobre os Usos Pacíficos do Espaço Exterior (COPUOS), concordam que é vital abordar essas questões e aproveitar as oportunidades dadas pelos pequenos satélites ^{Pelton, J. N., Madry, S. (Eds.). (2020). Handbook of Small Satellites. Technology, Design, Manufacture, Applications, Economics and Regulation. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-36308-6.}. Regulamentações aprimoradas e avanços na tecnologia, implementados para atender a esses problemas, abrirão o caminho para o sucesso contínuo das espaçonaves e satélite em miniatura em suas missões de observar a Terra, explorar o espaço e muito mais.

Aplicações Do Mundo Real De Pequenos Satélites

As espaçonaves compactas são mais adequadas para certos usos do que outras, uma vez que é viável reduzir o tamanho de certos componentes, como processadores digitais e sensores, enquanto há restrições em relação a outros componentes. Como exemplo, as restrições de tamanho de abertura de antena limitam as capacidades de pequenos satélites no campo das telecomunicações. Por outro lado, devido à facilidade de reduzir o tamanho dos sensores, constelações de baixa órbita de pequenas espaçonaves são geralmente práticas para diferentes tipos de sensoriamento remoto. Os pequenos satélites são empregados principalmente nas seguintes áreas:

• Navegação. As capacidades de navegação de naves espaciais em órbita baixa da Terra equipadas com receptores do sistema espacial de navegação global (GNSS) demonstraram ser precisas até 10 metros.
• Observação da Terra. Ao capturar imagens e vídeos em alta resolução espacial e transmiti-los para a Terra, os smallsats em LEOs podem facilmente lidar com monitoramento ambiental e rastreamento de ativos.
• Telecomunicação. Pequenas espaçonaves são ótimas para fornecer serviços móveis e conectividade com a Internet das Coisas (IoT).
• Demonstração de tecnologia. Para testar a viabilidade de novas tecnologias em órbita de forma rápida e acessível, os pesquisadores aeroespaciais empregam pequenas espaçonaves.
• Investigação científica. Astronomia, astrofísica, astrobiologia e monitoramento do clima espacial são apenas algumas das muitas áreas da ciência facilitadas por pequenos satélites.

EOS SAT: Remodelando A Agricultura Com A Pioneira Constelação De Pequenos Satélites Focados Na Agricultura

EOS SAT-1, os pequenos satélites para observação da Terra, foi construído para EOS Data Analytics como parte da revolucionária constelação EOS SAT projetada para sensoriamento remoto agrícola. Sete pequenas espaçonaves, cada uma pesando cerca de 178 kg, irão compor a constelação.

A órbita baixa da Terra fornece à espaçonave condições de iluminação constantes, permitindo que ela tire imagens de alta qualidade de forma consistente. EOS SAT-1 oferece 11 bandas espectrais e alta resolução, garantindo precisão superior para aplicações agrícolas. Além disso, nossa solução de Controle de Missão permite redirecionamento rápido e downlinks para sites de clientes mediante solicitação.

Projetado para superar as limitações atuais de sensoriamento remoto em áreas como capacidade espectral e resolução de sensores, o pequeno satélite EOS SAT-1 oferece as seguintes vantagens:

• Capturando detalhes minuciosos como se fossem vistos de perto, a resolução pancromática de cerca de 1,5 m permite detecção de mudanças, mapeamento de precisão e análise abrangente de imagens agrícolas.
• A combinação de dados de satélite “padrão ouro” com dados multiespectrais de resolução 44 vezes maior aumenta a eficácia da análise.
• A cobertura contínua de terras agrícolas da para grandes produtores agrícolas com a EOSDA tem uma vantagem sobre os sistemas alternativos em termos de quantidade e qualidade de imagens agrícolas mundiais regularmente atualizadas.
• A geração de imagens aprimorada em nível de hardware garante downlinks de dados confiáveis para qualquer área de destino, independentemente das condições climáticas.
• Nossos poderosos recursos de processamento permitem que empresas de todos os tamanhos acessem dados prontos para uso de forma fácil e econômica.
• Usando técnicas especializadas de pós-processamento, podemos alcançar uma resolução espacial excepcional de 0,7m em imagens pancromáticas.

As novas capacidades do EOS SAT-1 exigiram a confirmação de que os dados fornecidos por este pequeno satélite se alinham com outros dados EO e verdade terrestre. A confirmação da validade dos dados do EOS SAT-1 em campo, comparando esses dados com as medições reais do solo foi realizada em 10 e 11 de agosto de 2023. Uma forte correlação entre medições de solo e dados derivados do espaço dá credibilidade ao EOS SAT-1 para nossos clientes.

Tendências E Inovações Que Definem O Futuro Dos Pequenos Satélites

Algumas tendências podem lançar luz sobre o futuro próximo potencial de pequenos sistemas e serviços de satélite, por isso vale a pena ficar de olho nelas. Em primeiro lugar, está claro que a inteligência artificial (IA) está chegando ao espaço. Alguns exemplos disso incluem processamento de dados a bordo, diagnósticos automáticos baseados em telemetria e administração de constelações. No futuro, a IA tem o potencial de simplificar e aprimorar todos os serviços fornecidos por satélite e o controle de espaçonaves.

À medida que os detritos espaciais ameaçam as espaçonaves operacionais, sistemas e procedimentos de desorbitação mais avançados estão se tornando a norma da indústria de pequenos satélites. Na era atual da comercialização extensiva do espaço, é mais importante do que nunca estabelecer padrões nacionais e internacionais confiáveis para gerenciar detritos orbitais, controlar o tráfego espacial e melhorar a consciência situacional espacial. Estas medidas podem desempenhar um papel fundamental na definição do futuro do sector das pequenas naves espaciais.

Não é Um Pequeno Passo Em Direção À Tecnologia Espacial Sustentável

Os pequenos satélites estão a transformar a indústria espacial em alternativas e suplementos economicamente mais viáveis e amigos do ambiente para tecnologias espaciais mais antigas. Um exemplo de satélite pequeno projetado pensando na sustentabilidade é o EOS SAT-1, com sua eficiência energética e componentes atóxicos. Graças à sua resolução aprimorada e bandas espectrais focadas no agro, o EOS SAT-1 é ideal para atividades de sustentabilidade, como a criação de modelos de sequestro de carbono e auxílio a iniciativas de conservação. Mais inovações e práticas sustentáveis estão no horizonte, à medida que os pequenos satélites continuam ultrapassando os limites da tecnologia espacial.