CubeSats: a grande tecnologia dos pequenos satélites

Já imaginou que fosse possível projetar e lançar ao espaço um satélite que cabe na sua palma da mão? Conhecidos pelo seu tamanho singular, os CubeSats são satélites miniaturizados que representam uma nova tendência no setor espacial atual, estabelecendo novos modelos e estratégias de desenvolvimento, lançamento e operação dessa categoria de satélites.

O que é um CubeSat?

O Cubesat, acrônimo de “cube” e “satellite”, é um tipo de satélite pertencente à classe dos nanossatélites (satélites de 1 a 10 kg). Por padronização, eles possuem formato cúbico, com 10 cm de aresta e massa de até 1,33 kg por unidade. Essa configuração corresponde a uma unidade padrão de cubesat, denominada 1U. Além disso, é possível realizar diversas combinações para criar satélites com maior capacidade, como 1,5U, 3U e 6U.

Essa classe de satélite pode cumprir missões com relevância tão significativa quanto satélites de tamanho maior, sendo um ótimo recurso para a realização de testes de componentes e tecnologias voltadas à área espacial. A associação de unidades também permite criar sistemas com maior capacidade de recursos, que podem ser aplicados em missões espaciais mais robustas e desafiadoras.

Histórico dos CubeSats

A concepção do CubeSat foi criada em 1999, quando os professores Bob Twiggs e Jordi Puig-Suari, de universidades da Califórnia, propuseram um modelo de satélite com capacidade de ser desenvolvido no meio acadêmico.

O intuito era possibilitar que os estudantes tivessem a experiência de participar de todo o processo de projetar, construir e operar um satélite similar ao convencional. Entretanto, a ideia tomou grandes proporções e atualmente já existem diversas finalidades e possibilidades de aplicação desses satélites, sendo elas espaciais, civis e até mesmo militares.

Segundo o Observatório de Tecnologias Espaciais (OTE), até o ano de 2017, o número de CubeSats lançados ao espaço era de 788.

Quanto custa um CubeSat?

Um dos aspectos mais notáveis relacionados a esse tipo de tecnologia é o seu custo. Levando em consideração que a proposta surgiu para fins educacionais, o custo de seu desenvolvimento deveria ser acessível para que universidades pudessem implementá-los com estudantes.

De modo geral, o desenvolvimento completo de um CubeSat está na faixa de aproximadamente US$ 100 mil, a depender de sua aplicação e unidade padrão. A padronização dos módulos e componentes necessários para sua construção, permite que não haja muita discrepância no seu custo. 

Já em relação ao lançamento, seu custo associado a cada CubeSat torna-se bem reduzido quando comparado a um lançamento individual de satélites maiores. Isso ocorre em razão da possibilidade de fazê-lo em foguetes menores, de forma compartilhada e com quantidade significativa. Lançamentos podem ser feitos até mesmo através da Estação Espacial Internacional (ISS).

Oportunidades que surgiram com essa tecnologia

Em razão do baixo custo de desenvolvimento e lançamento, os CubeSats representam uma alternativa cada vez mais utilizada no setor espacial.

Dessa forma, inúmeros países e instituições que não tinham capacidade de acesso ao espaço puderam presenciar tal avanço tecnológico. Também foi garantido a possibilidade da presença de vários tipos de usuários em seu desenvolvimento, contemplando desde amadores até grandes companhias comerciais.

Ainda nesse sentido, tal tendência também possibilitou uma nova estratégia de lançamentos de satélites, movimentando cada vez mais o mercado de veículos lançadores de satélites.

Além disso, com essa tecnologia é possível contemplar aplicações espaciais que hoje são fundamentais no nosso cotidiano, como as de telecomunicações, sensoriamento remoto da Terra, defesa e proteção de dados, demonstração de novas tecnologias, entre outras.

É importante ressaltar que, em razão da redução de capacidade e complexidade dos sistemas, o uso de CubeSats apresenta um novo modelo de aceitação de riscos. Mesmo interferindo na confiabilidade da missão, essa lógica ainda assim retrata vantagens quando as variáveis de baixo custo e curto tempo de desenvolvimento empregados são levadas em consideração.

CubeSats no Brasil

Existem diversos projetos de CubeSats e nanossatélites em fase de desenvolvimento aqui no Brasil. Tais projetos estão concentrados majoritariamente nas universidades, além de contar com apoio do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e da Agência Espacial Brasileira (AEB).

Um desses exemplos é o CubeSat projetado para a missão Garatéa-L, a qual planeja enviar a primeira sonda espacial brasileira à órbita da Lua. A seguir são apresentadas algumas outras missões de significativo envolvimento nacional:

• NanoSatC-Br1 (1U): Com o intuito de coletar dados do campo magnético terrestre, esse foi o primeiro CubeSat brasileiro, desenvolvido pelo INPE e pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), e lançado ao espaço no ano de 2014.

• Serpens (3U): Lançado em 2015, a missão teve como objetivo a testagem de novas tecnologias desenvolvidas por universidades brasileiras, bem como a capacitação de engenheiros, estudantes e pesquisadores.

• FloripaSat-1 (1U): Com objetivo semelhante ao anterior, esse CubeSat teve como uma das principais finalidades fomentar o desenvolvimento de tecnologia nacional para outras missões espaciais brasileiras. Lançado em 2019, o projeto foi uma iniciativa de alunos da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Outro cubesat em desenvolvimento atual que merece atenção especial é o PdQSat, primeiro satélite a ser desenvolvido pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) em parceria com a AEB.  O projeto envolve várias áreas de atuação e a participação de alunos de diversos cursos da Universidade relacionados à engenharia.

CubeDesing – INPE

Surgido com a proposta de incentivar o interesse na área espacial brasileira e de estimular o desenvolvimento de habilidades dos participantes, a primeira edição do CubeDesign ocorreu no ano de 2018. Trata-se de uma competição em nível educacional, organizada pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e voltada para o desenvolvimento de pequenos satélites por alunos de qualquer área de ensino.

Uma das categorias da competição é destinada exclusivamente a CubeSats, na qual as equipes têm o objetivo de simular as condições de lançamento e funcionamento operacional do satélite. Durante a competição, os projetos são focados em suas cargas úteis, estrutura e mecanismos, supervisão de dados a bordo, comunicações e suprimento de energia.

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Dessa forma, é possível notar que essa nova tendência, mesmo tendo surgido com funcionalidades básicas, tem estabelecido oportunidades inovadoras, tanto para o avanço científico, quanto para o desenvolvimento tecnológico e econômico de vários países, como o Brasil.

Achou interessante essa nova linha de desenvolvimento e aplicação tecnológica no setor espacial? Então fique por dentro de mais novidades sobre astronomia e astronáutica pelo nosso Instagram em @gravidadeaerojr, e acompanhe de perto o desenvolvimento do PdQSat em @pdqstat.ufmg! Para quaisquer dúvidas ou caso queira saber mais sobre o assunto, não deixe de entrar em contato conosco!

Autor: Ygor Castellan