Nanosatélites

Tipos de nanosatélites

Nanosatélites, também conhecidos como CubeSats ou pequenos satélites, são satélites minúsculos usados para diversos fins na exploração espacial e observação da Terra. Seu pequeno tamanho e baixo custo permitem que sejam lançados rapidamente em órbita, onde podem coletar dados valiosos sobre nosso planeta do espaço. Ao utilizar componentes comerciais prontos para uso combinados com engenharia inovadora, os nanosatélites representam uma maneira eficiente de conduzir pesquisas científicas no espaço.

Os nanosatélites podem ser projetados de forma diferente, dependendo dos requisitos da missão. Eles podem variar de uma a dez unidades (1U - 10U), respectivamente, com base em quantos cubos ou “U”s compõem cada CubeSat. Em termos de peso, esses satélites pesariam de um quilograma (1 kg) até 10 kg no máximo, embora isso também possa variar, dependendo da configuração selecionada. O objetivo principal por trás da construção desses tipos de satélites é reduzir os custos, mantendo bons padrões de qualidade, ou melhor, mais especificamente, um método alternativo econômico para o lançamento de satélites pode ser usado se os recursos forem limitados. Ainda assim, ao mesmo tempo, temos que manter o nível de precisão alto quando se trata de coleta de dados.

De acordo com sua missão e design, os nanosatélites são de diferentes tipos:

• CubeSats: CubeSats são o tipo mais comum de nanosatélites. Eles são construídos usando um design modular em forma de cubo, onde cada cubo representa um litro (10 cm x 10 cm x 10 cm). Um CubeSat pode consistir em um ou mais cubos, daí o nome. A estrutura modular permite flexibilidade na configuração e personalização. CubeSats pesam entre 1 kg e 10 kg e variam em tamanho de 1U a 27U, com 1U sendo um único decímetro cúbico (10 cm x 10 cm x 10 cm) de volume.
• Microsatélites: Microsatélites, ou microsatélites, são maiores que CubeSats, mas menores que satélites tradicionais. Eles geralmente pesam entre 10 kg e 100 kg e possuem instrumentos sofisticados para observação da Terra e pesquisa científica. Apesar do seu nome, "micro", eles realizam missões de satélite de tamanho normal, como comunicação ou monitoramento meteorológico.
• RAANS (Rapidly Adaptive Aerospace Nanosatellite Demo): RAANS foi um programa experimental que demonstrava tecnologia de nanosatélite aeroespacial rapidamente implantável. Ele tinha como objetivo testar novos conceitos em design, integração e operações de pequenas espaçonaves para futuras missões interplanetárias usando um enxame de nanosatélites.
• Picosatélites: Picosatélites, ou picosatélites, são versões menores de nanosatélites. Eles normalmente pesam menos de 1 kg e têm capacidades limitadas. No entanto, eles são úteis para demonstração de tecnologia, fins educacionais ou missões onde a miniaturização é crucial.
• FEMR (Fundamentals of Engineered Multifunctional Robotic): Isso parece fora do tópico da discussão sobre nanosatélites, pois se refere a alguma robótica de engenharia. Portanto, nada sobre FEMR se encaixaria no contexto dos tipos de nanosatélites, a menos que haja uma explicação adicional sobre o que exatamente isso se refere.
• StriX: StriX foi um projeto que envolvia o desenvolvimento de uma plataforma de nanosatélites para diversas aplicações, como observação da Terra, comunicações e ciência. Detalhes específicos sobre StriX não são mencionados, mas representa uma iniciativa que visa a utilização da tecnologia de nanosatélites em diversos campos.

Funções e características de nanosatélites

Os nanosatélites possuem uma ampla gama de funções que podem ser classificadas de acordo com suas funções específicas e características operacionais. Observe que o recurso exato de um satélite dependerá de seu tipo e finalidade.

• Comunicação: Os nanosatélites podem ser usados para retransmitir sinais de comunicação entre estações terrestres, navios no mar e áreas remotas.
• Observação da Terra: Esses pequenos satélites podem transportar sensores para monitorar e observar a Terra. Eles podem realizar tarefas como monitoramento meteorológico, monitoramento agrícola e mapeamento de terras.
• Pesquisa científica: Os nanosatélites podem ser usados para coletar dados científicos ou conduzir experimentos no espaço. Eles podem ser equipados com sensores, instrumentos e outros dispositivos para medir diferentes parâmetros físicos e ambientais.
• Demonstração de tecnologia: Muitos nanosatélites são lançados para mostrar e validar novas tecnologias, sistemas e componentes de satélites.
• Suporte de missão: Eles podem dar suporte a missões de satélites maiores, fornecendo dados adicionais, capacidades de comunicação e serviços.

As características são as características distintivas dos nanosatélites que os permitem realizar diversas tarefas. Eles incluem os seguintes:

• Tamanho e peso compactos: Os nanosatélites são pequenos e leves, o que os torna fáceis de lançar e manobrar no espaço.
• Baixo custo: O custo de desenvolvimento, lançamento e operação desses satélites é relativamente baixo em comparação com os satélites tradicionais.
• Capacidades limitadas: Eles têm menos capacidades do que satélites maiores, mas ainda podem realizar funções essenciais.
• Componentes padronizados: Esses pequenos satélites usam componentes e subsistemas padronizados para reduzir o tempo e os custos de desenvolvimento.
• Modularidade: O design modular dos nanosatélites permite flexibilidade na configuração e personalização para atender a requisitos específicos da missão.
• Operaçoes autônomas: Os nanosatélites podem operar independentemente no espaço, sem intervenção terrestre.
• Controle terrestre: Os nanosatélites são principalmente controlados e monitorados a partir de estações terrestres por meio de software de controle terrestre.
• Carregamentos limitados: Eles têm uma pequena capacidade de carga, o que restringe o tipo e o tamanho dos instrumentos e equipamentos que podem transportar.

Aplicações de Nanosatélites

À medida que a demanda por sistemas baseados no espaço aumenta, as aplicações da pequena estrutura de nanosatélites se expandiram rapidamente.

• Pesquisa Científica e Exploração

  A ciência e a exploração espacial utilizam a tecnologia de nanosatélites para impulsionar avanços científicos e descobertas no espaço. Eles estudam a atmosfera, a mecânica dos fluidos e outros empreendimentos científicos relacionados à Terra. O LBNP na Purdue University usa o conceito de nanosat para estudar a mecânica dos fluidos no espaço. NASA, ESA e outras agências espaciais lançaram muitas versões de nanosatélites para explorar e estudar fenômenos espaciais. As universidades conduzem muitas missões de exploração espacial de baixo custo. O sucesso do modelo CubeSat abriu portas para missões de exploração espacial colaborativas.

• Observação e Monitoramento da Terra

  Os nanosatélites são usados para monitorar o clima, mapear o meio ambiente, monitorar desastres e realizar pesquisas sobre a Terra. Eles têm sensores que podem capturar imagens e coletar dados sobre o planeta. Nos últimos anos, pequenas empresas de nanosatélites lançaram sistemas de satélites com uma ampla gama de sensores e capacidades. Usando uma mistura de sistemas de satélite e terrestres, o mundo usa pequenos satélites para monitorar desastres, o meio ambiente e riscos.

• Comunicação e Conectividade

  Pequenos satélites ajudam a fornecer comunicação e internet em áreas sem suporte e durante as respostas globais a emergências. Pequenos satélites de comunicação como o Centauri-4 da Fleet Space podem fornecer conectividade à internet para locais remotos. O aumento da capacidade de resposta e as opções de baixo custo de pequenos satélites melhoram a conectividade global à internet. Os nanosatélites ajudam a dar suporte a comunicações, socorro a desastres e acesso à internet por meio de conectividade persistente. Eles permitem telecomunicações e podem fornecer serviços de backup. As opções de conectividade podem ser estendidas a regiões carentes.

• Lançamento e Implantação de Nanosatélites

  A Maraia usa uma abordagem única que se baseia na portabilidade e no design amigável ao lançamento de nanosatélites para implantar drones a partir de um satélite em órbita baixa da Terra. O nanosat lança o pod de drones para o espaço, e então o drone pode ser liberado para conduzir diversas atividades em órbita. Essa tecnologia pode realizar manutenção de satélites, monitoramento ambiental e outras operações espaciais. Ela abre novas capacidades para explorar e usar o espaço.

• Pesquisa Acadêmica e Educação

  Universidades e escolas usam pequenos nanosatélites para aprender sobre o espaço e ensinar design de satélites, programação e outras habilidades STEM necessárias para trabalhar na indústria espacial. Programas que usam CubeSats em salas de aula universitárias permitem que os alunos trabalhem em satélites reais. Isso fornece aos alunos as habilidades e o conhecimento necessários para trabalhos em engenharia de satélites, planejamento de missões e áreas relacionadas.

• Sensibilidade a Aplicações Terrestres

  Os nanosatélites melhoram as previsões do tempo, o rastreamento de tempestades tropicais e o monitoramento das mudanças climáticas com sensores de observação da Terra que auxiliam na resposta a desastres, serviços agrícolas e proteção ambiental. Embora originalmente desenvolvida para o espaço, a tecnologia de nanosatélites agora beneficia diversos setores na Terra. Seu baixo custo e capacidades os tornam ideais para enfrentar desafios na economia e sociedade global.

Como escolher nanosatélites

No vasto mundo dos nanosatélites, selecionar o satélite certo para necessidades e requisitos específicos é crucial. Uma escolha informada pode otimizar o desempenho e atingir os objetivos definidos com sucesso. Existem alguns fatores essenciais a serem considerados ao escolher um satélite. Eles incluem:

• Carga útil: A carga útil é o principal componente de um satélite. É a parte do satélite que realiza a função do satélite. Diferentes tipos de nanosatélites possuem cargas úteis exclusivas personalizadas para aplicações específicas. Uma compreensão profunda dos requisitos é crucial. Ela ajuda a determinar o tipo de carga útil necessária para atingir o resultado desejado.
• Tamanho e Barramento: O tamanho de um nanosatélite depende de seu barramento e missão. O barramento é a base do satélite que abriga os subsistemas do satélite. Ele geralmente é menor em comparação com o peso total do satélite. Os nanosatélites vêm em diferentes tamanhos, de 1U a 25U. Escolher o tamanho certo é crucial, pois pode afetar a eficiência de custo, acomodação e escalabilidade do satélite.
• Sistemas de comunicação: O sistema de comunicação de um nanosatélite é responsável por transmitir dados para estações terrestres e receber comandos. É importante escolher um satélite com um sistema de comunicação compatível com a estação terrestre. Também pode atender aos requisitos de um projeto.
• Potência e Propulsão: O nanosatélite de nanorobótica obtém energia de células solares e armazenamento de baterias. Ele também usa propulsores elétricos alimentados por energia solar para propulsão. É importante entender as necessidades de energia e propulsão de um projeto. Isso garante uma capacidade operacional ideal e sucesso da missão.
• Custo: O custo de um satélite varia de acordo com sua fabricação, modelo, tamanho e tipo. É crucial reservar um tempo para estimar o orçamento geral do projeto e encontrar um satélite que se encaixe nessa faixa. Isso ajuda a garantir acessibilidade e custo-benefício.
• Suporte e conformidade do fornecedor: É crucial escolher um fornecedor que ofereça suporte pós-venda. Estes são os que fornecem integração, suporte de lançamento e manutenção. Também é essencial garantir que o satélite selecionado esteja em conformidade com os padrões e regulamentos da indústria. Isso ajuda a evitar problemas com a implantação e o lançamento de satélites.

Q&A

P: Qual é a vida útil de um nanosatélite?

R: Uma grande vantagem dos nanosatélites é que eles podem permanecer em órbita por anos com manutenção relativamente baixa. Sua vida útil geralmente varia de 5 a 15 anos, dependendo do projeto, dos componentes usados e do nível de manutenção.

P: Como controlar e monitorar um nanosatélite?

R: Estações terrestres equipadas com antenas de rastreamento de satélites são usadas para controlar e monitorar nanosatélites após o lançamento. As informações do satélite, como o status, a saúde e o desempenho de seus sistemas, são transmitidas para as estações terrestres. Os comandos são enviados do solo para ajustar as operações.

P: Como os nanosatélites são lançados?

R: Os nanosatélites são lançados no espaço a bordo de foguetes, pois são armazenados dentro do veículo de lançamento. Alguns satélites maiores têm vários nanosatélites acoplados a eles. Quando o foguete atinge a órbita desejada, os nanosatélites são implantados um a um.

P: Qual é o custo do desenvolvimento de nanosatélites?

R: O custo de desenvolvimento de um nanosatélite pode variar muito, dependendo do tamanho, da complexidade e dos objetivos da missão. Geralmente, o custo varia de US$ 500.000 a milhões. Apesar desse alto custo, as despesas reduzidas de engenharia tornam os nanosatélites uma opção acessível.

P: Quem usa nanosatélites?

R: Os nanosatélites estão sendo usados por diversas entidades, incluindo agências espaciais governamentais, universidades, institutos de pesquisa e empresas privadas. Eles também são usados por startups que estão entrando no mercado de satélites. Diversas indústrias têm como alvo os nanosatélites, como telecomunicações, terra, aeroespacial e defesa.