Ground Stations na Exploração Espacial

Em 1957 a sonda Soviética Sputnik foi capaz de emitir os primeiros “bips” em órbita que puderam ser detectados no solo terrestre, e mesmo após 64 anos a essência da telecomunicação aeroespacial continua praticamente a mesma. O equipamento deve ser capaz de transmitir dados para a terra com potência suficiente para serem detectados em solo, além de serem capazes de receber dados dos usuários para possíveis alterações no seu funcionamento.

No contexto da exploração espacial, possuir um meio de comunicação confiável é essencial para o sucesso de uma missão. Ao enviar sondas para astros distantes com um objetivo específico, temos a necessidade de adquirir dados que posteriormente possam retornar à terra sem perda de informação.

Porém, apesar do conceito ser relativamente simples, enviar sinais a longas distâncias é um desafio visto que os sinais emitidos se tornam extremamente rarefeitos a longas distâncias. Por esse motivo, quando é necessário manter um canal de comunicação com um local remoto é necessário seguir duas regras: transmitir em potência suficiente para ser ouvido, e em terra possuir antenas sensíveis o suficiente para conseguir ouvir.

Em projetos científicos para exploração de astros distantes como os executados pela NASA, se mostrou necessário a construção de estações em terra com sensibilidade suficiente para receber sinais de corpos distantes.

Podemos citar a Deep Space Station 43, localizada na Austrália, inaugurada em 1973 quando foi utilizada para a comunicação com a missão lunar Apollo 17, e posteriormente recebeu uma ampliação em 1987 atingindo 70 metros de diâmetro a fim de receber dados na missão Voyager 2 quando ela passava por Netuno.

Fonte: MISTÉRIOS DO ESPAÇO (blog). Disponível em: https://www.misteriosdoespaco.blog.br/nasa-recupera-comunicacao-com-a-sonda-voyager-2/

Para satélites mais próximos da terra podemos utilizar soluções mais modestas. Um exemplo disso são satélites meteorológicos que orbitam a terra a distâncias de aproximadamente 30.000 Km. Esses satélites transmitem seus dados em direção a terra, podendo ser ouvidos com o uso de alguns equipamentos que podem ser adquiridos comercialmente podendo até ser utilizados com antenas caseiras, como foi feito por esse conjunto de estudantes que captaram uma imagem de um satélite meteorológico.

Fonte: THE THOUGTH EMPORIUM (YouTube). Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=cjClTnZ4Xh4

Nos projetos do Zenith também possuímos a necessidade de uma Ground Station. Desde os lançamentos de sondas até possíveis lançamentos de futuros CubeSats, é necessário possuir um hardware capaz de receber os pequenos sinais emitidos pelas sondas na estratosfera, ou pelos CubeSats em órbita baixa.

Por esse motivo, no último ano estivemos desenvolvendo uma Ground Station que pudesse ser utilizada para essas finalidades. Ela seria composta por duas partes: uma delas seria a estrutura de antenas, e a segunda uma maleta contendo o conjunto de equipamentos para coleta e processamento dos sinais.

Render 3D do conceito de estrutura móvel das antenas

A estrutura das antenas será equipada com dois motores de passo que serão responsáveis pelo direcionamento das antenas em qualquer ponto no céu, podendo também ser programada para acompanhar alvos em trajetórias pré definidas.

Já a maleta de equipamentos possuirá um conjunto de rádios que serão conectados às antenas da estrutura citada anteriormente, além de também possuir um computador equipado com uma GUI personalizada, a ZenView, permitindo exibição e análise em tempo real dos pacotes de dados recebidos.

O campo da exploração espacial pode parecer distante da nossa realidade, mas como vimos, estamos o tempo todo sendo irradiados por pequenos e sutis sinais emanados por equipamentos orbitando o planeta ou em astros distantes. Com um pouco de pesquisa e alguns dispositivos é possível ouvir alguns desses sinais e desta maneira nos aproximamos cada vez mais do dia que seremos responsáveis por um desses equipamentos orbitando o nosso planeta.

Fontes:

https://pt.wikipedia.org/wiki/Sputnik

https://www.cdscc.nasa.gov/Pages/Antennas/dss43.html

https://www.youtube.com/watch?v=sP_hleOXTaU

https://www.cdscc.nasa.gov/Pages/Antennas/dss43.html

Grupo extra-curricular da EESC — USP voltado para o estudo e desenvolvimento de sistemas com aplicação na indústria aeroespacial

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