Visão Aguçada
Olá leitor!
A notícia que trago agora sobre a tal câmara ‘E3UCAM’ (já
abordada aqui no Blog) que está sendo desenvolvida pela empresa brasileira Akaer
para ser a principal a carga útil do futuro nanosatélite empresarial VCUB-1, não
é exatamente nova, foi publicada na “Edição 283 de Setembro de 2019 da Revista Pesquisa FAPESP” e postado em seu site
posteriormente. Vale a pena conferir.
Duda Falcão
ESPAÇO
Visão Aguçada
Câmera espacial feita no país poderá identificar a partir
da órbita terrestre áreas com apenas 9 metros quadrados
Por Yuri Vasconcelos
Edição 283
Setembro de 2019
Foto: Léo Ramos Chaves
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Protótipo do nanossatélite VCUB1 com câmera no centro.
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Uma câmera espacial projetada para captar imagens em alta
resolução do território nacional encontra-se em fase de testes nos laboratórios
do Grupo Akaer, companhia do setor aeroespacial com sede em São José dos
Campos, no interior paulista. Batizado de E3UCAM, o instrumento será a
principal carga do satélite de observação da Terra VCUB1, cuja construção é
liderada pela Visiona Tecnologia Espacial, uma joint venture formada
pela Embraer Defesa & Segurança e a Telebras. Se tudo correr como o
planejado, o satélite, com a câmera a bordo, será lançado na órbita terrestre
em meados de 2020. Ele ficará posicionado a 530 quilômetros (km) do solo e
sobrevoará o Brasil a cada 90 minutos.
Iniciado há dois anos, o desenvolvimento da câmera está
sendo feito pelo corpo de engenharia da Opto Space & Defense (antiga Opto
Eletrônica) e da Equatorial Sistemas, duas empresas do Grupo Akaer. Com um
sistema óptico formado por três espelhos, ela coletará imagens da superfície
terrestre com resolução de 3 metros (m) – ou seja, cada pixel (menor ponto que
forma uma imagem digital) cobrirá uma área equivalente a 9 metros quadrados (m2),
mostrando com clareza objetos no solo de dimensões limitadas, como, por
exemplo, uma camionete.
“A câmera E3UCAM é um desenvolvimento inédito e
representa um avanço tecnológico para o país”, afirma o engenheiro de materiais
Fernando Ferraz, vice-presidente de Operações da Akaer. O equipamento, segundo
ele, produzirá imagens com resolução superior às fornecidas por satélites
brasileiros hoje em operação. Ferraz destaca que o equipamento é uma evolução
em relação à câmera anterior feita pela Opto para a família de Satélites
Sino-Brasileiros de Recursos Terrestres (CBERS), lançados na década passada. “A
câmera óptica multiespectral MUX desses satélites tem resolução espacial de 20
m. Melhoramos a resolução em quase sete vezes.”
A câmera do VCUB1 será usada principalmente para
monitoramento ambiental, como registros de desmatamento e apoio a atividades do
setor agrícola – aplicações semelhantes à da MUX. “Será uma ferramenta eficaz
para detecção do início de novos desmatamentos na Amazônia, fenômeno
frequentemente associado à abertura de estradas clandestinas. “É necessário o
emprego de câmeras de alta resolução para monitorar o surgimento dessas vias
ilegais”, diz o engenheiro eletrônico César Celeste Ghizoni, diretor-executivo
da Equatorial. “O novo equipamento poderá também identificar clareiras menores,
típicas de cortes seletivos.”
Foco Mais Preciso
A construção da E3UCAM contou com apoio da FAPESP e da
Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP). Cinco projetos do programa Pesquisa
Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE), aprovados no âmbito do convênio entre as
duas instituições, totalizaram R$ 5,2 milhões. Um deles teve como objetivo
desenvolver um mecanismo de ajuste de foco por controle de temperatura. “Por
meio de um telecomando, a equipe em solo responsável pelo satélite aquece ou
resfria um dispositivo da câmera que controla seu foco, tornando a captação das
imagens mais precisa. A maioria das câmeras embarcadas em satélites não dispõe
desse mecanismo de foco por controle térmico”, ressalta Ghizoni.
Os recursos da FAPESP e da Finep também foram empregados
para aprimorar a eletrônica digital de processamento de dados da câmera. Por
meio do desenvolvimento de algoritmos de compressão, os pesquisadores
conseguiram reduzir, em até quatro vezes, a taxa de transmissão de dados (em
megabits por segundo, Mbps) das imagens captadas pela câmera, facilitando seu
armazenamento e envio para as estações em terra. Uma menor taxa de
armazenamento e transmissão de arquivos significa redução no consumo de
energia, o que é essencial em satélites.
Outra característica importante do aparelho é a
capacidade de fazer a correção do fenômeno da difração – efeito indesejado,
embora comum, em câmeras espaciais, que acarreta imagens distorcidas.
“Recorremos a um método computacional, conhecido como deconvolução, para
melhorar a qualidade da imagem, reduzindo a difração”, declara o
diretor-executivo da Equatorial, destacando que a câmera fornecerá imagens em
quatro das sete bandas espectrais (verde, vermelho, azul e infravermelho
próximo). Banda espectral é o intervalo entre dois comprimentos de ondas no
espectro eletromagnético. O uso de diferentes bandas espectrais, uma espécie de
filtro cromático, gera imagens mais detalhadas da paisagem terrestre. A maioria
das câmeras de observação da Terra utiliza essas quatro bandas espectrais.
Infográfico Alexandre Affonso Fotos Google
Earth
Miniaturização
Para o engenheiro eletricista Marco Chamon,
coordenador-geral de Engenharia e Tecnologia Espacial do Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais (INPE), um dos desafios associados ao desenvolvimento da
câmera foi a necessidade de miniaturizar seus sistemas. Isso porque o VCUB1 é um nanossatélite da família dos cubesats,
termo em inglês para satélites em forma de cubo. Ele mede apenas 30
centímetros (cm) de comprimento por 20 cm de largura e 10 cm de altura. Menor do que uma caixa de sapato, a câmera construída pela
Akaer ocupará metade desse volume.
“Câmeras de satélites convencionais, como as do CBERS,
são massivas e podem pesar 150 quilos [kg], enquanto a que está sendo projetada
em São José dos Campos tem apenas 3 kg”, diz Chamon. “Em câmeras compactas, os
engenheiros dispõem de reduzido espaço para acomodar todos os componentes, o
que implica desafios inexistentes em aparelhos de maiores dimensões. A Opto e a
Equatorial aprimoraram, nos últimos anos, sua capacidade de projetar esses
instrumentos, tanto no que concerne ao sistema óptico quanto à eletrônica de
processamento de sinais [transformação do sinal óptico em bits].”
Os projetos FAPESP, segundo Fernando Ferraz, foram
fundamentais para que a Akaer criasse novas tecnologias que permitissem fazer
uma câmera tão compacta e com uma arquitetura modular dimensionada para
nanossatélites. A Visiona é o primeiro cliente da câmera, que será oferecida a
outros interessados no Brasil e no exterior. O aparelho vai custar em torno de
US$ 400 mil (R$ 1,6 milhão).
Poucos países do mundo têm capacidade para desenvolver
câmeras espaciais de alta resolução, como a E3UCAM, ou de muita alta resolução,
categoria em que se enquadram os instrumentos imageadores orbitais capazes de
distinguir no solo objetos com dimensões menores de 1 m. “Só alguns países,
como Estados Unidos, França, Alemanha e China, conseguem produzir essas câmeras
de muita alta resolução. Esse é o nosso próximo passo”, conta César Ghizoni.
A câmera da Akaer não é a única inovação tecnológica
presente no nanossatélite da Visiona. O projeto do artefato, o primeiro
integralmente projetado e construído por uma companhia nacional, também é, em
si, inovador. Segundo a empresa, o satélite será uma plataforma para testes de
tecnologias espaciais que poderão ser utilizadas em futuras missões do Programa
Espacial Brasileiro. Uma delas é o sistema de controle de órbita e atitude, que
incluiu o primeiro software feito no país para orientação de satélites. Esse
desenvolvimento permite, por exemplo, o apontamento correto e preciso de uma
câmera para a área que se deseja focalizar.
Foto: Léo Ramos Chaves
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Detalhe do espelho secundário da câmera da Akaer.
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Conhecido pela sigla AOCS (Attitude and orbital
control system), o sistema é uma tecnologia sensível, dificilmente
repassada por nações que a dominam. “Com o domínio dessa tecnologia, o Brasil está
pronto para ter o primeiro satélite totalmente desenvolvido por uma empresa
brasileira privada, integrando assim a indústria e a academia em setores de
alta intensidade tecnológica”, declarou em comunicado à imprensa João Paulo
Campos, presidente da Visiona, sediada no Parque Tecnológico São José dos
Campos.
O programa do nanossatélite da Visiona, orçado em R$ 14
milhões, conta com a cooperação técnica do Inpe, órgão com vasta experiência no
desenvolvimento de satélites. Os engenheiros da instituição dão apoio em áreas
como engenharia de sistemas, montagem, integração e testes de satélites, entre
outras. Também são parceiros do programa a Empresa Brasileira de Pesquisa e
Inovação (EMBRAPII), que entra com parte do financiamento, e o Instituto Senai
de Inovação em Sistemas Embarcados, de Florianópolis (SC).
A instituição catarinense ficou responsável pelo
desenvolvimento da estação de terra e dos softwares que farão a integração do
computador de bordo com os vários componentes embarcados, entre eles a câmera
óptica. Também faz parte do pacote do Instituto Senai de Inovação o
desenvolvimento dos sensores que ficarão em terra e farão a coleta de
informações captadas pelo satélite. Além da câmera projetada pela Akaer, o
VCUB1 será dotado de um sistema de coleta de dados hidrometeorológicos, como
precipitação, pressão atmosférica e nível de rios.
New Space
O VCUB1 integra uma nova geração de satélites de pequeno
porte que se insere no New Space, um modelo de negócios caracterizado por
projetos espaciais liderados por empresas privadas, mas menos custosos do que
os do passado, quando a exploração do espaço era atividade conduzida
exclusivamente em nível governamental. Cubesats mais simples podem
custar poucas centenas de milhares de reais, ao passo que um satélite
convencional de grande porte exige investimentos na casa de centenas de milhões
de reais.
“É inegável a expansão de cubesats no mundo”, diz
o físico Luiz de Siqueira Martins Filho, da Universidade Federal do ABC
(UFABC), em São Bernardo do Campo (SP). Segundo ele, por serem mais baratos e
fáceis de fabricar – já que empregam componentes de prateleira, como sensores e
processadores comprados no mercado –, os cubesats estão democratizando o
acesso ao espaço. “O que antes era exclusividade de grandes agências espaciais,
como a norte-americana Nasa e a europeia ESA, agora pode ser feito por
universidades, empresas e escolas. Os cubesats ganharam nos últimos anos
relevância econômica e tecnológica no mundo.”
Projetos
1. Desenvolvimento de um sistema óptico reflexivo
tipo TMA para instrumentos imageadores orbitais (nº 16/50142-4); Modalidade Pesquisa Inovativa em
Pequenas Empresas (PIPE); Convênio FINEP PIPE-PAPPE; Pesquisador
responsável Alexandre Lourenço Soares (Opto); Investimento R$
1.511.072,33.
2. Eletrônica digital de processamento de dados
para instrumentos imageadores de sensoriamento remoto (nº 16/50150-7); Modalidade Pesquisa Inovativa em
Pequenas Empresas (PIPE); Convênio FINEP PIPE-PAPPE; Pesquisador
responsável Roney Ferreira Marzullo (Akaer); Investimento R$
1.262.247,00.
3. Sistema de ajuste de foco por controle de
temperatura (nº 16/50148-2); Modalidade Pesquisa Inovativa em
Pequenas Empresas (PIPE); Convênio FINEP PIPE-PAPPE; Pesquisador
responsável Henrique Cunha Pazelli (Opto); Investimento R$
864.735,63.
4. Desenvolvimento de um sistema de apontamento
lateral de um espelho para imageadores ópticos de uso espacial (nº 16/50143-0); Modalidade Pesquisa Inovativa em
Pequenas Empresas (PIPE); Convênio FINEP PIPE-PAPPE; Pesquisador
responsável Daniel Moutin Segoria (Opto); Investimento R$
889.959,98.
5. Concepção do sistema para a missão EQUARS e
plataforma de microssatélite (nº 16/50167-7); Modalidade Pesquisa Inovativa em
Pequenas Empresas (PIPE); Convênio FINEP PIPE-PAPPE; Pesquisador
responsável César Celeste Ghizoni (Akaer); Investimento R$
744.250,00.
Fonte: Site da Revista Pesquisa FAPESP - https://revistapesquisa.fapesp.br
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