Chama-se ISTSat-1, é o primeiro satélite construído pelo Instituto Superior Técnico e está completamente finalizado, depois de ter passado por exigentes testes técnicos em ambiente simulado de espaço nas últimas semanas. A expetativa é que, em breve, receba a aprovação da ESA para ser lançado no voo inaugural do novo foguetão europeu Ariane 6, previsto para o final do ano, a partir do Centro Espacial de Kourou.

Integrando a classe dos CubeSat 1U, isto é, um satélite cúbico com 10 centímetros de aresta, o ISTSat-1 tem como missão a demonstração de um sistema de deteção de aviões através de sinais ADS-B (automatic dependent surveillance - broadcast), desenvolvido especificamente para este satélite.

“Este sistema é mais pequeno, mais simples, e consome menos energia do que as alternativas disponíveis comercialmente”, explicou ao SAPO TEK João Paulo Monteiro, investigador no IST NanosatLab e engenheiro de sistemas do ISTSat-1.

“O objetivo da missão será avaliar o desempenho do recetor, sendo que a expectativa é que seja semelhante às alternativas comerciais em termos de eficácia na deteção de aviões”

Tecnicamente, o ISTSat-1 consiste em dois blocos de componentes. O primeiro é o sistema de receção e descodificação de sinais ADS-B, constituído por um software-defined radio implementado num microprocessador e por uma antena planar instalada numa das faces do cubo.

O segundo bloco é a plataforma, na qual se incluem os vários subsistemas que suportam o funcionamento do satélite, nomeadamente, a estrutura, o computador de bordo, o sistema de telecomunicações (no qual se incluem as antenas VHF/UHF, um dos componentes comprados), e o sistema de gestão e distribuição de energia (no qual se incluem os painéis solares, o outro componente comprado).

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Existe ainda um outro subsistema que partilha algumas funções do computador de bordo e do sistema de telecomunicações, permitindo aumentar o seu desempenho sem comprometer a fiabilidade.

Independentemente da atual missão assumida, o objetivo central do desenvolvimento do ISTSat-1 foi oferecer aos alunos do IST a oportunidade de aplicar o conhecimento obtido nos cursos a um projeto multidisciplinar, inovador, e extremamente desafiante não só do ponto de vista técnico como organizacional.

“Este objetivo conduziu-nos a uma filosofia de quase total rejeição de subsistemas ‘off-the-shelf’, isto é, ficou definido desde início que a esmagadora maioria dos componentes do ISTSat-1 seria desenvolvido e construído ‘in-house’".

João Paulo Monteiro conta que o primeiro trabalho de mestrado associado ao desenvolvimento de um CubeSat no IST foi feito em 2011/2012. “O projeto foi evoluindo através de outras teses de mestrado ao longo dos anos, até que apareceu em 2017 a oportunidade de nos candidatarmos ao programa "Fly Your Satellite!" da Agência Espacial Europeia”.

A candidatura obrigou a equipa a definir, pormenorizadamente, a missão e a arquitetura do ISTSat-1. Tendo sido aceites, o projeto entrou numa fase mais concreta, tendo o objetivo especifico de projetar, construir, testar, e lançar um satélite dentro dos prazos definidos pela ESA.

A um passo de voar em direção ao espaço

O ISTSat-1 está completamente construído e passou, há poucas semanas, os testes em ambiente simulado de espaço, nomeadamente, o teste de vibração, que replica as condições a bordo do lançador Ariane 6, e o teste térmico, que iguala as condições de temperatura e vácuo a que o satélite estará sujeito em órbita. A fase atual do projeto é a da preparação da documentação necessária para a Flight Acceptance Review com a ESA.

Este será o último momento de um processo longo e com vários desafios pelo caminho. Em primeiro lugar, implementar uma quantidade considerável de funções, com elevada fiabilidade, num sistema tão pequeno e com tão poucos recursos energéticos é tecnicamente desafiante em várias disciplinas, “mesmo tendo o envolvimento de professores com décadas de experiência nas áreas de telecomunicações, eletrónica, estruturas, mecânica orbital, etc”, aponta João Paulo Monteiro.

O investigador sublinhou também o extremo rigor com que a gestão de projeto do lado da ESA é feita, que acompanha pormenorizadamente o desenvolvimento do satélite.

“Costumamos dizer que por cada kg de satélite são produzidos 10 kg de documentos, mas certamente é uma estimativa baixa”

Num projeto que é, em grande parte, executado por alunos, a renovação da equipa e a passagem de conhecimento são também desafios. “Uma tese de mestrado não demora tipicamente mais do que um ano a desenvolver, pelo que temos de renovar a equipa frequentemente”.

De notar também que os aspetos regulamentares para o lançamento e operação de um satélite são complexos, e constituem terrenos pouco explorados em Portugal. O ISTSat-1 foi o primeiro satélite para o qual a coordenação com a ITU (para o uso das frequências de telecomunicações) foi feita pela ANACOM, disse o investigador ao SAPO TEK.

Espera-se que o ISTSat-1 seja o primeiro objeto espacial registado por Portugal, fazendo igualmente do IST a primeira entidade no país a obter a licença por parte da ANACOM para o lançamento e operação de um satélite.

Todo o processo de revisão de documentos, análises, e testes foi extremamente rigoroso, algo que deixa o investigador do NanosatLab confiante no futuro desempenho do ISTSat-1.

Além das expetativas quanto ao cumprimento da missão de demonstração tecnológica, espera-se que o satélite também possa servir de plataforma para o ensino no IST e para fomentar o interesse em tecnologia espacial em Portugal.

“Afinal quantos alunos terão a oportunidade de operar um satélite em órbita no decorrer do seu curso?”

Existindo a desejada “luz verde” da ESA, o ISTSat-1 é lançado no voo inaugural do novo rocket europeu Ariane 6, previsto para dezembro de 2023.