O uPGRADE - em inglês, μ-Prototype for Gravity Recovery and Assessment via Distributed Earth observation - é um dos onze projetos colaborativos de I&D industrial, liderados pela indústria portuguesa. Vai ser desenvolvido por um consórcio encabeçado pela Spin.Works, que integra o ISQ, a Universidade do Texas em Austin, o Laboratório Ibérico de Nanotecnologia e a Universidade do Minho.

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).

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.

Propulsão iónica e sensores de imagem inteligentes são algumas das tecnologias que vão ser testadas, possibilitando a total automatização da orientação, navegação e controlo de missão

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

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, quantificar a perda de massa de gelo em lugares como Gronelândia e a Antártida Ocidental, caracterizar o ciclo da água em escalas regionais (alterações sazonais, eventos de seca e inundação, variação dos níveis de águas subterrâneas) e 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 seguirá os passos das GRACE e GRACE-FO da NASA

Segundo o ISQ, e 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.

O nano-satélite uPGRADE insere-se na iniciativa “Go Portugal– Global Science and Technology Partnerships Portugal” que integra o Programa UT Austin Portugal, lançado 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.

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