quarta-feira, 14 de março de 2012

Os satélites brasileiros (SCD E CBERS)

Satélite SCD 


                                           


Os satélites dessa série são equipados para captar e retransmitir dados meteorológicos, ambientais e da química atmosfera, coletados por plataformas (PCD) instaladas em terra ou por bóias oceanográficas. Os dados são retransmitidos a uma ou mais estações terrenas de recepção. O INPE é o responsável pela especificação, projeto, desenvolvimento, fabricação e operação desta série de 4 satélites, o SCD-1, SCD-2, SCD-2A e SCD-3. O SCD-1 foi colocado em órbita em fevereiro de 1993 e encontra-se operando até hoje, com uma vida útil além do período, inicialmente previsto, de um ano. 
O SCD-2 foi lançado, com sucesso, em 1998, por meio de um veículo Pegasus, a partir do Cabo Canaveral. Atualmente opera de forma conjunta com o SCD-1. Pretende-se, desta forma, ampliar a prestação dos serviços de coleta de dados. O SCD-2A foi perdido no lançamento inaugural do VLS-1, em 1997. O SCD-3, projetado para órbita circular equatorial a uma altura de 1.100Km, permitirá, do ponto de vista de coleta de dados, uma varredura territorial complementar a dos demais satélites SCD e a dos satélites CBERS, além de propiciar a ampliação da capacidade de recepção e transmissão de dados. Adicionalmente, deverá promover um experimento de comunicação de voz e dados. 
O SCD - 1 (Satélite de Coleta de Dados), totalmente construido no Brasil pelo INPE, foi lançado em 1993. Ele é o primeiro satélite da Missão Espacial Completa Brasileira (MECB) que prevê o desenvolvimento e a construção de outros três, o SCD - 2 (já concluído) e dois satélites de sensoriamento remoto (SSR - 1 e SSR - 2) para observações de recursos terrestres. O SCD - 1, recebe e retransmite informações das Plataformas de Coletas de Dados (PCDs), instaladas em regiões remotas do País. Com a capacidade de captar sinais de 500 PCDs simultaneamente, o SCD - 1 retransmite essas informações à Estação Terrena de Cuiabá (MT), para serem processadas no Centro de Missões do Instituto Nacional de Pesquisa Espacial - INPE, em Cachoeira Paulista, e distribuídas aos usuários. Sua órbita foi escolhida de forma a cobrir inteiramente o território brasileiro, se mantém com aproximadamente 760 Km de altitude e 20o de inclinação em relação ao plano do Equador. Seu período orbital é de 98o passando pelo Brasil cerca de 8 vezes ao dia. 
O SCD - 1 entrou em órbita no dia 09 de fevereiro de 1993. A vida útil deste satélite superou em mais de 5 anos sua espectativa de vida (1 ano). Em outubro de 1998, entrou em operação o satélite SCD-2. O programa prevê ainda o lançamento de uma outra plataforma espacial: o SCD - 3, e além de desempenhar as mesmas funções dos anteriores, apresentará nova configuração e desenho. Este novo satélite terá órbita circular com altitude de 1.100 Km e fará testes de um sistema de voz móvel para transmissão de mensagens na Região Amazônica. Seus objetivos são o de coleta e comunicação de dados ambientais. Proporciona aos pesquisadores possibilidades de estudos mais precisos nos campos da meteorologia, oceanografia e química da atmosfera, em função da maior freqüência e regularidade de obtenção das informações. 
No SCD -1 O controle de atitude é feito por rotação, imposta pelo veículo lançador (aproximadamente 120 rpm no início, sem controle de velocidade). Um amortecedor de nutação corrige os eventuais desvios na separação. A correção da direção do eixo de rotação pode ser feita com a utilização de uma bobina magnética, telecomandada de terra. A determinação de atitude é feita a partir de sensores solares e de um magnetômetro. A geração de potência é feita a partir de oito painéis laterais retangulares e um octogonal superior composto por células de silício. Uma PCU (Unidade de Condicionamento de Potência) condiciona e direciona a energia gerada para todo o satélite. Uma bateria de níquel-cádmio (com capacidade de 8 AH) acumula energia para operação do SCD1 durante eclipse. O excesso de geração é dissipado em dois dissipadores (Shunts) localizados no painel inferior. Um conversor DC/DC e uma unidade de distribuição de potência (PDU) terminam a composição do subsistema. O sistema de supervisão de bordo, com programação carregável a partir do solo, é constituído por dois computadores, a UPC (unidade de processamento central) e a UPD/C (unidade de processamento distribuído). O sistema permite a utilização de comandos temporizados e o armazenamento de todas as telemetrias de bordo para transmissão durante a visibilidade das estações terrenas. 
O subsistema de TT&C (telemetria, tracking e comando) compreende um decodificador de telecomandos (Decoder), dois Transponders redundantes operando em banda S e um codificador de telemetrias (Codir). Duas antenas quadrifilares de mesma polarização, localizadas nos painéis superior e inferior do satélite possibilitam o acesso ao mesmo a partir das estações de rastreio e vice-versa. A estrutura é composta por um cilindro central calandrado em alumínio, ao qual são presos três painéis octogonais porta equipamentos. A rigidez é garantida por quatro barras inclinadas que prendem as abas do painel central à junção do cilindro com o painel inferior. Oito painéis laterais de fechamento definem a forma da satélite. A ligação com o lançador é realizada através de uma flange de adaptação, usinada em alumínio. O controle térmico totalmente passivo foi viabilizado com a utilização de fitas térmicas e revestimentos (pintura) com propriedades termo-óticas convenientes. Alguns equipamentos foram aterrados térmicamente (muito dissipativos) e outros foram isolados do ambiente para minimizar sua faixa de temperatura de operação em órbita. 
A carga útil do satélite consiste basicamente em um transponder de coleta de dados (Transponder PCD), o qual recebe os sinais emitidos pelas plataformas automáticas em terra através de antenas em UHF (monopolos no painel inferior e quadripolo no painel superior) e os retransmite em tempo real (sem armazenamento a bordo) em banda S (quadripolos nos painéis inferior e superior) para as estações de rastreio. Como desenvolvimento, voa a bordo um experimento de células solares, o qual foi inteiramente desenvolvido no Brasil visando dominar a tecnologia de fabricação de células de silício no país. O satélite SCD1 foi lançado pelo Pegasus, em 9 de Fevereiro 1993 e continua em operação superando de longe sua vida útil operacional projetada para 1 ano. 
O satélite SCD2 é bastante similar ao SCD1. O satélite SCD2, da mesma forma que o SCD1, tem como carga útil principal um transponder de coleta de dados, cuja função é retransmitir os dados recebidos pelas PCDs. Dada a nova atitude em órbita, não são mais necessárias antenas de recepção no painel inferior do satélite, havendo apenas quatro monopolos em UHF no painel superior. A transmissão dos dados para as estações é feita com maior eficiência, uma vez que são adotadas polarizações inversas para as antenas quadrifilares em banda S localizadas nos painéis superior e inferior.
No SCD2 o controle de atitude também é feito por rotação. Dada a utilização de duas novas bobinas magnéticas, a velocidade pode ser controlada entre 32 e 36 rpm. Os demais equipamentos são similares ao SCD1. A geração de potência, utilizando painéis solares de silício fabricados já por empresa brasileira, é feita somente a partir dos painéis laterais, dada a atitude do satélite em órbita. A concepção geral deste subsistema é essencialmente a mesma do SCD1. A concepção da supervisão de bordo foi otimizada, realizando as mesmas funções com o utilização de apenas um computador, o OBC (computador de bordo). O subsistema de TT&C é composto por um conjunto de equipamentos equivalentes aos do SCD1, sendo que um transponder de banda S foi provido por empresa brasileira e o decodificador de telecomandos fabricado no INPE. Os subsistemas de estrutura e controle térmico são também muito semelhantes aos do SCD1. Há pequenas diferenças decorrentes apenas do diferente arranjo físico de equipamentos entre os dois satélites. Como desenvolvimento, voam a bordo do SCD2 um experimento de células solares mais sofisticado e um protótipo de uma roda de reação (ERR). O experimento ERR, desenvolvido pelo INPE, objetiva atingir a qualificação nacional em sistemas espaciais com partes móveis lubrificadas acopladas a um motor. Em termos de índice de nacionalização, para um valor de 73% para o SCD1, chegou-se a 85% para o SCD2. Adicionalmente, a participação de empresas brasileiras passou de 9% no SCD1 para 20% no SCD2, consagrando a diretriz do INPE de transferência de tecnologia para a indústria nacional. 
Em 1989, a proposta de construção dos painéis solares do SCD-2 pareceu um desafio quase inatingível. “Havíamos contratado uma empresa alemã para a fabricação dos painéis solares do SCD-1 (o primeiro satélite brasileiro lançado em 1993). Mas fizemos questão de que vários especialistas brasileiros acompanhassem a fabricação. O pessoal aprendeu os passos principais e depois teve que quebrar a cabeça para reproduzi-los aqui”, lembra Jânio Kono. O diretor da empresa, Corrado Lachini, ainda se diverte com as lembranças desse tempo pioneiro. "Fomos à Alemanha e a empresa abriu completamente as portas, pois achavam que não iríamos conseguir ", conta ele. Constituídos por milhares de plaquinhas de silício vindas da China, os três painéis do CBERS-2 serão capazes de gerar 1100 w de energia elétrica para o funcionamento dos equipamentos de bordo. É energia suficiente para ligar cerca de dez televisores ao mesmo tempo. Para tocar as atividades do ramo espacial, a Digicon tem um departamento específico, o Setor de Tecnologias Avançadas, que já contou com 13 pessoas. 
Lançado no dia 22 de outubro de1998 novamente utilizando um Pegasus, o SCD2 desde o início de sua vida em órbita já vem desempenhando sua missão de coleta de dados, continuando e ampliando o serviço prestado pelo SCD1. Apesar de se especificar uma vida útil de dois anos, acredita-se que este período também venha a ser em muito excedido, conforme vem ocorrendo com o SCD1. Também fez parte prevista do sistema de coleta de dados o satélite SCD2-A, equivalente em configuração ao SCD2. O SCD2-A deveria ser lançado ao espaço a partir do Centro de Lançamento de Alcântara, no Maranhão, utilizando o VLS (Veículo lançador de Satélites), provido pelo IAE/Maer. Desta forma, estaria se cumprindo a premissa da MECB de lançar satélites brasileiros com veículos lançadores nacionais a partir de uma base em território do Brasil. Ao final da campanha de lançamento, no dia 2 de novembro de 1997, entretanto, uma falha de ignição em um dos propulsores do primeiro estágio do VLS impediu a colocação do satélite em órbita. 




Satélites CBERS 


      


Antecedentes da Cooperação
A busca por meios mais eficazes e econômicos de observar a Terra motivou o homem a desenvolver os satélites de sensoriamento remoto. Mas os altos custos dessa tecnologia tornam os países em desenvolvimento dependentes das imagens fornecidas por equipamentos de outras nações. Na tentativa de reverter esse contexto, os governos do Brasil e da China assinaram em 06 de Julho de 1988 um acordo de parceria envolvendo o INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) e a CAST (Academia Chinesa de Tecnologia Espacial) para o desenvolvimento de um programa de construção de dois satélites avançados de sensoriamento remoto, denominado Programa CBERS (China-Brazil Earth Resources Satellite, Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres). Com a união de recursos financeiros e tecnológicos entre o Brasil e a China, num investimento superior a US$ 300 milhões, foi criado um sistema de responsabilidades divididas (30% brasileiro e 70% chinês), tendo como intuito a implantação de um sistema completo de sensoriamento remoto de nível internacional. A união entre os dois países é um esforço bilateral para derrubar as barreiras que impedem o desenvolvimento e a transferência de tecnologias sensíveis impostas pelos países desenvolvidos. A parceria conjunta rompeu os padrões que restringiam os acordos internacionais à transferência de tecnologia e o intercâmbio entre pesquisadores de nacionalidades diferentes. 

Motivações para a Aliança 
No final da década de 1980, o governo chinês traçava diretrizes de desenvolvimento intensivo de vários setores, entre eles a indústria e a área espacial. Com o emprego de novas tecnologias, os chineses emergiram de duas décadas de isolamento para elevar o nível de suas competências científicas e tecnológicas. No Brasil, o avanço nos diversos programas de satélites da Missão Espacial Completa Brasileira (MECB) incentivava as pesquisas na área. O interesse em convergir os avanços espaciais em aplicações industriais visava fortalecer a economia interna e facilitar a busca por novos parceiros internacionais que colaborassem neste processo. A experiência chinesa na construção de satélites e foguetes lançadores tornou-se o grande aliado estratégico para o governo brasileiro. Em contrapartida, o Brasil trazia em sua bagagem a familiaridade com a alta tecnologia e um parque industrial mais moderno que o existente no parceiro. Por outro lado, as grandes áreas despovoadas e com vastos recursos naturais no território de ambos os países se somaram a esses interesses. Além dos grandes potenciais agrícolas e ambientais, tanto o Brasil como a China tinham necessidade de monitorar constantemente essas áreas. A ferramenta para isto era Programa CBERS, que trazia em seu projeto sensores específicos para essas atividades científicas. 

Dois Satélites Semelhantes 
O Programa CBERS contemplava o desenvolvimento e construção de dois satélites de sensoriamento remoto que também levassem a bordo, além de câmeras imageadoras, um repetidor para o Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais. Os CBERS-1 e 2 são idênticos em sua constituição técnica, missão no espaço e em suas cargas úteis (equipamentos que vão a bordo, como câmeras, sensores, computadores entre outros equipamentos voltados para experimentos científicos). Os equipamentos foram dimensionados para atender às necessidades dos dois Países e também para permitir o ingresso no emergente mercado de imagens de satélites até então dominado pelos que integram o bloco das nações desenvolvidas. 

Continuidade do programa 
Em 2002, foi assinado um acordo para a continuação do programa CBERS, com a construção de dois novos satélites - os CBERS-3 e 4, com novas cargas úteis e uma nova divisão de investimentos de recursos entre o Brasil e a China - 50% para cada país. Porém, em função de o lançamento do CBERS-3 ser viável apenas para um horizonte em que o CBERS-2 já tivesse deixado de funcionar, com prejuízo para ambos os países e para os inúmeros usuários do CBERS, o Brasil e a China, em 2004, decidiram construir o CBERS-2B e lançá-lo em 2007. O CBERS-2B operou até o começo de 2010. O CBERS-3 está com cronograma de lançamento previsto para fins de 2012, enquanto o CBERS-4 segue em ritmo normal de construção.
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