Primeiro nano-satélite do Mundo pode ajudar a perceber mudanças climáticas

O ISQ integra o consórcio que vai desenvolver o primeiro nano-satélite do mundo denominado uPGRADE, um investimento de 2,6 M, dedicado a estudos de gravimetria e da densidade termosférica.

O consórcio integra a Spin.Works (líder do desenvolvimento), Universidade do Texas em Austin (UTA), Laboratório Ibérico de Nanotecnologia (INL) e Universidade do Minho (UMinho).

“A parceria foi oficialmente iniciada esta semana e uma das possíveis aplicações mais interessantes para esta tecnologia é a monitorização recorrente dos aquíferos (reservatórios subterrâneos de água) existentes no nosso Planeta. Esta possibilidade vai permitir melhorar significativamente o conhecimento das dinâmicas dos aquíferos e fazer a relação com o fenómeno das mudanças climáticas”, explica Pedro Matias, Presidente do ISQ.

O uPGRADE é um dos onze projetos colaborativos de I&D industrial (Strategic Projects), liderados pela indústria portuguesa em parceria com instituições de investigação nacionais e a Universidade do Texas em Austin (UTA). A qualificação do uPGRADE está programada para o início de 2023, sendo que a missão visa desenvolver um satélite com apenas 1/1000 do volume dos seus antecessores e a menor custo (cerca de 1/100 do custo).

Após a integração do veículo e a sua verificação preliminar, seguir-se-ão testes mecânicos, térmicos e elétricos nas instalações do ISQ.

“Para o ISQ este projeto é da maior relevância e atesta a qualidade dos nossos serviços bem como o conhecimento acumulado neste setor. Atuamos no mercado aeroespacial há 15 anos, com uma presença permanente no Porto Espacial Europeu, onde já participámos em mais de 90 lançamentos. Destacam-se projetos como: desenvolvimento de tecnologia para o Space Rider-IXV – um veículo orbital da Agência Espacial Europeia; o Infante – 1.º microssatélite português, no qual o ISQ será o responsável pela garantia de qualidade transversal a todo o projeto; a sonda para Marte – revestida a cortiça, onde o ISQ efetuou os testes de desenvolvimento e validação final do demonstrador nas suas instalações de Castelo Branco, e ainda o desenvolvimento de serviços de Observação da Terra sustentados em big data analytics para clientes industriais”, sublinha Pedro Matias.

O nano-satélite uPGRADE insere-se na iniciativa “Go Portugal– Global Science and Technology Partnerships Portugal” que integra o Programa UT Austin Portugal, llançado originalmente em 2007 para estimular e reforçar a colaboração efetiva entre a UTA e investigadores, professores, estudantes e empresas portuguesas através de projetos transatlânticos colaborativos de I&D, bem como de oportunidades de formação avançada e mobilidade.

Incluirá um acelerómetro de alta precisão do INL e da UMinho (que será o principal instrumento científico da missão), e demonstrará um conjunto de novas tecnologias essenciais para futuras missões de observação da Terra e de exploração do espaço profundo, incluindo propulsão iónica e sensores de imagem inteligentes, possibilitando a total automatização da orientação, navegação e controlo de missão.

Ao longo de 15 anos, missões como a Gravity Recovery And Climate Experiment (GRACE) da NASA recolheram dados gravimétricos preciosos para a monitorização de processos de transporte de massa que ocorrem na superfície da Terra. A sua sucessora, a GRACE Follow On (GRACE-FO) foi lançada em 2018 para dar seguimento a esta monitorização por meio de dados gravimétricos, que permitem entre outros:

1) quantificar a perda de massa de gelo em lugares como Gronelândia e a Antártida Ocidental

2) caracterizar o ciclo da água em escalas regionais (alterações sazonais, eventos de seca e inundação, variação dos níveis de águas subterrâneas)

3) observar as mudanças gravitacionais resultantes dos deslocamentos criados por sismos de elevado grau. Os acelerómetros ultra-precisos a bordo destes satélites permitem também estimar a densidade da termosfera neutra, o que permite 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 satélite uPGRADE (em inglês, μ-Prototype for Gravity Recovery and Assessment via Distributed Earth observation) seguirá os passos das GRACE e GRACE-FO da NASA. De acordo com as projeções feitas pela equipa de projeto, uma constelação operacional baseada no uPGRADE poderá vir a ter um desempenho comparável (ou até superior, dependendo de quantos satélites serão lançados) à GRACE, em simultâneo com um custo menor em uma a duas ordens de magnitude.

O principal instrumento científico da missão é um acelerómetro de alta precisão baseado em sistemas microeletromecânicos (MEMS), capaz de medir acelerações ao nível das dezenas de nm/s2.

Estas configurações compactas são típicas de missões gravimétricas, e têm como propósito garantir que todas as acelerações não-gravitacionais (incluindo o atrito atmosférico e a pressão da radiação solar sofridos a altitudes orbitais) são medidas de forma “limpa” pelo acelerómetro, e separadas claramente do sinal gravitacional. Só após um processo sistemático de remoção das diferentes fontes de aceleração é então possível “ver” as alterações temporais no campo de gravidade da Terra numa escala regional.