Primeiro Nano-satélite Para Estudo de Gravimetria Criado por Empresa Nacional

Portugueses estão envolvidos na construção do primeiro nano-satélite que vai estudar a gravimetria e a densidade termosférica, para quantificar a perda de massa de gelo na Gronelândia e na Antártida.

Publicado 27/08/2020, 12:19 WEST, Atualizado 5/11/2020, 05:59 WET
Imagem do protótipo, já construído, para o sensor de estrelas a usar no projeto.

Imagem do protótipo, já construído, para o sensor de estrelas a usar no projeto.

Fotografia de Spin.Works

A empresa aeroespacial portuguesa Spin.Works, dedica-se ao desenvolvimento e fabrico de sistemas de aeronaves, bem como sistemas não tripulados para os mercados aeronáutico, espacial e de defesa. Atualmente, também coordena a equipa responsável por desenvolver um pequeno satélite, o primeiro nano-satélite.

Um nano-satélite tem uma massa entre um e dez quilos, sendo que em causa está um que pesará oito quilos e será o primeiro, em todo o mundo, centrado no estudo da gravimetria e na densidade da termosfera - a camada de atmosfera que se situa entre os 80 e os 500 quilómetros de altitude.


Nano-satélite vai analisar as grandes massas de gelo que estão a derreter
O projeto uPGRADE (μ-Prototype for Gravity Recovery and Assessment via Distributed Earth observation), surge com o objetivo de responder a duas questões principais: determinar como é que grandes massas de gelo estão a derreter, nomeadamente, na Gronelândia e na Antártida, e detetar a circulação de água, sob o estado líquido à escala regional, como é o caso das inundações no Mississípi.

O nano-satélite irá medir com alta precisão, como é que o campo gravitacional da Terra se altera, tanto no espaço como no tempo. Será capaz de alcançar uma escala regional de centenas de quilómetros e um período de 15 dias a um mês. Com ele, também será possível observar mudanças gravitacionais resultantes de deslocamentos criados por sismos de elevada magnitude.

Através do instrumento desenvolvido é possível saber se existe água em fontes subterrâneas, ainda que não seja visível, por exemplo, em algumas regiões do subcontinente indiano. 

Câmara anecóica utilizada durante o desenvolvimento do nano-satélite.

Fotografia de Paulo Alves

As ferramentas de alta precisão vão permitir observações profundas
Este primeiro nano-satélite incluirá, entre outras diversas ferramentas, propulsão iónica, sensores de imagens inteligentes e um acelerómetro de alta precisão, baseado em sistemas microeletromecânicos (MEMS), do Laboratório Ibérico Internacional de Nanotecnologia (INL), da Universidade do Minho. Tal vai permitir que, em missões futuras, seja possível fazer observações profundas da Terra e do espaço.

O satélite uPGRADE pretende seguir as missões da NASA como a GRACE – Gravity Recovery and Climate Experiment, na recolha de dados precisos de gravimetria para a monitorização de processos de transporte de massa que ocorrem na superfície da Terra; e a GRACE Follow-On (GRACE-FO) lançada em 2018, para dar seguimento a esta monitorização.

Os acelerómetros a bordo destes satélites permitem estimar a densidade da atmosfera neutra, o que possibilita a melhoria dos modelos de atrito aerodinâmico e o estudo da interação Sol-Terra, por intermédio da medida de ventos cruzados de origem termo-atmosférica.

O uPGRADE constituirá uma constelação de vários nano-satélites
Este projeto é o primeiro nano-satélite, protótipo daquilo que poderá vir a ser uma constelação de nano-satélites, sendo que o segundo satélite custará, no máximo, um quinto do primeiro e, os restantes, um décimo do custo inicial.

Tal estimativa significa que será possível construir uma constelação entre 15 a 20 unidades por um valor que se estima não exceder os 10 milhões de euros. De acordo com os especialistas, uma constelação operacional, baseada no uPGRADE, poderá vir a revelar um desempenho comparável, senão superior, à GRACE, com um custo menor.

Cofinanciamento nacional e internacional num total de 2,6 milhões de euros
Em parceria com instituições de investigação nacionais e com a Universidade do Texas, o uPGRADE é um dos 11 projetos colaborativos de Investigação e Desenvolvimento Industrial (I&D), denominados Strategic Projects, liderados pela indústria portuguesa.

Os projetos são cofinanciados num investimento total de cerca de 2,6 milhões de euros, correspondendo a 1,95 milhões pelo programa FEDER, através do Compete2020 da União Europeia, e pelos Programas Operacionais Regionais e, os restantes 700 mil euros cofinanciados pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) através da iniciativa “goPORTUGAL - Parcerias Globais em Ciência e Tecnologia”.

A empresa aeroespacial portuguesa é responsável pelos sistemas de controlo de orientação e órbita, bem pelo desenvolvimento, integração e qualificação para o espaço, em pequena escala, do computador de bordo e dos sensores de estrelas.

A qualificação do primeiro nano-satélite está programada para o início de 2023
Após a integração do veículo e a sua verificação preliminar, segue-se uma vasta campanha de testes mecânicos, térmicos e elétricos nas instalações do Instituto de Soldadura e Qualidade (ISQ), para a qualificação do nano-satélite.

O protótipo tem um objetivo científico de monitorização do clima e do campo da gravimetria. A monitorização recorrente de aquíferos, os reservatórios subterrâneos de água existentes no nosso planeta, vai permitir melhorar significativamente o conhecimento das suas dinâmicas e fazer a relação com o fenómeno das mudanças climáticas.

Não constituindo um fim comercial, não está garantido que venha a ser construído, e tal poderá passar pelo interesse da Agência Espacial Portuguesa, do Centro Internacional de Investigação do Atlântico (AIR - Center) nos Açores ou, ainda, da Agência Espacial Europeia.

O equipamento vai ser desenvolvido em colaboração com a Universidade do Texas, com o Laboratório Ibérico de Nanotecnologia, a Universidade do Minho e o Instituto de Soldadura e Qualidade.

Tiago Hormigo é o chefe de desenvolvimento de negócios espaciais e engenheiro aeroespacial da Spin.Works e líder do projeto uPGRADE. A equipa científica é coordenada pelos professores Byron Tapley e Brandon Jones, da Universidade do Texas.

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