Redução de Custos de Satélites LEO com Componentes Prontos para o Uso

Até há relativamente pouco tempo, a maioria dos satélites era projetada e construída para a órbita equatorial geossíncrona (GEO) ou a órbita geoestacionária. Os satélites estão posicionados a aproximadamente 36.000 km (22.400 milhas) acima do Equador e giram na mesma velocidade e na mesma direção que a Terra. O posicionamento fixo garante que a transmissão por satélite permaneça consistente e focada em uma determinada região da Terra. Os satélites GEO pesam de uma a cinco toneladas, custam entre US$ 100 milhões e US$ 400 milhões e levam de três a cinco anos para serem projetados e construídos. Normalmente são construídos para uma finalidade específica, o que requer soluções personalizadas que possam suportar as condições ambientais extremas do espaço por todo o ciclo de vida funcional de 25 a 30 anos do satélite. Devido a fatores de tempo e custo, apenas um a três satélites GEO são lançados anualmente.

Hoje, a maior parte da fabricação de satélites concentra-se nos satélites de órbita terrestre baixa (LEO), que geralmente estão situados a 160 a 1.900 km (100 a 1.200 milhas) da Terra. Os satélites LEO não são fixos em um ponto e orbitam a Terra continuamente. Uma constelação de centenas de satélites LEO pode ser exigida para cobrir completamente o globo.

Os satélites LEO incluem desde dispositivos pequenos de 100 kg (220 lbs), rapidamente montados com cubos de 10 cm (4 pol.) que contém hardware de computador de consumo, até satélites maiores construídos para propósitos específicos usando principalmente componentes prontos para o uso (COTS). Os satélites LEO, mais comuns, são maiores e pesam entre 100 e 1.000 kg (220 a 2.200 lbs). Seu custo médio é de US$ 500 mil. Eles podem ser produzidos, do design até o satélite acabado, em cerca de 18 meses. O processo e o cronograma de produção mais rápidos dos satélite LEO, combinados com custos de lançamento mais baixos em comparação com os satélites GEO, estão impulsionando sua adoção e resultando em lançamentos quase diários.

Os satélites LEO oferecem alta largura de banda com baixa latência, o que os torna ideais para enviar sinais de e para a superfície da Terra. Como resultado, os satélites LEO estão sendo usados em um número cada vez mais alto de aplicações. Atualmente, eles são usados principalmente para permitir a conectividade global e observar vários fenômenos na Terra:

Conectividade Global

• Fornecer conectividade à internet de banda larga para pessoas em locais remotos sem acesso à infraestrutura de telecomunicações baseada na Terra. Permitir a conectividade à internet em aviões para entretenimento de bordo e outros serviços para os passageiros e tripulações.
• Possibilitar a Internet das Coisas (IoT) interconectando dispositivos, eletrodomésticos e equipamentos “inteligentes” para uso residencial, comercial, industrial e militar.

Observação e Coleta de Dados

• Monitorar condições ambientais, incluindo leituras meteorológicas atuais, temperaturas da superfície da Terra, alturas das ondas, níveis de umidade, velocidade do vento ou contagem de pólen, além de usar os dados obtidos para acompanhar os efeitos dos desastres ambientais.
• Melhorar a produção agrícola ao oferecer acesso a dados gerados por satélite a um custo baixo, a fim de ajudar os agricultores a determinar as culturas e o momento mais adequados para o plantio, além de fornecer atualizações em tempo real durante o crescimento.
• Otimizar o transporte em terra, no mar e no ar, rastreando caminhões, navios, aviões e outros veículos para estimar tempos de chegada e ajudar a identificar as rotas mais eficientes.

Os satélites LEO também são adequados para a chamada “economia espaço-espaço” que está surgindo. Trata-se de uma estratégia de transmissão de dados de um satélite no espaço para outro objeto no espaço, em vez da transmissão para um objeto na Terra. Ela será fundamental para apoiar transferências de órbita, postos de combustível, data centers e muito mais.

Conforme aumentam as capacidades de comunicação, geração de imagens e outras aplicações dos satélites LEO, cresce também a necessidade de uma cobertura mais ampla, alcançada por uma rede maior de satélites em órbita terrestre baixa. Projetistas e fabricantes precisarão contar com soluções prontas para o uso para satisfazer a demanda por satélites LEO mais baratos.

Os componentes COTS são produtos prontos que podem ser usados na fabricação ou montagem de um produto acabado. COTS+ refere-se a itens prontos que foram ligeiramente modificados para uma aplicação específica ou para suportar o ambiente hostil do espaço. Os componentes COTS+ são submetidos a testes adicionais e/ou atualizações físicas para atender às demandas de satélites LEO. São itens que foram validados para funcionar em um ambiente espacial.

No entanto, projetistas e fabricantes não podem comprometer o desempenho ou a durabilidade enquanto buscam soluções de baixo custo. Os satélites LEO ainda devem ser robustos o suficiente para suportar mudanças extremas de temperatura e sobreviver a altas vibrações, especialmente no lançamento. Por isso, a maioria dos satélites LEO com componentes prontos COTS e COTS+ também precisam de componentes que estejam em conformidade com os rigorosos padrões espaciais VITA e SOSA para missões críticas.

Quantidade de Satélites

• Constelações de dezenas ou centenas de satélites LEO coletam grandes quantidades de dados e fornecem serviços confiáveis para clientes em todo o mundo. Vários provedores líderes em serviços de internet via satélite, por exemplo, produzem e lançam dezenas de satélites LEO por semana. Eles têm planos de ter dezenas de milhares de satélites em órbita.

Curta Vida Útil

• Cada satélite LEO tem uma vida útil de apenas três a cinco anos. Os designers não precisam se preocupar com radiação solar cósmica, erosão de oxigênio atômico e outros fatores que podem limitar o ciclo de vida do hardware no ambiente extremamente hostil do espaço profundo. Assim, a necessidade de um hardware mais robusto e de nível espacial torna-se menos essencial.

Melhorias Contínuas

• Os satélites LEO foram projetados para evoluir, com atualizações graduais do software e mudanças incrementais na tecnologia para melhorar as funções existentes ou adicionar novos recursos. Novos satélites podem ser construídos com o uso da tecnologia mais recente, que atende às necessidades de hoje e prevê os avanços técnicos de amanhã.

Integração aos Satélites GEO

• Para situações que exigem baixa latência e alto poder de processamento (como serviços de streaming de vídeo), os satélites LEO podem trabalhar junto dos satélites GEO para oferecer a melhor conectividade.

Tendências do Mercado do Setor

• O número de fusões e parcerias entre as empresas de satélites está aumentando à medida que o setor cresce e amadurece. A integração entre dois produtos de uma empresa é mais fácil quando ambos usam componentes comuns e prontos para uso.

Acessibilidade e Satisfação do Cliente

• O uso de peças COTS ajuda a acelerar a montagem de novos satélites e reduzir os custos da produção. Como resultado, os provedores de serviços de internet ou telefone que dependem dos satélites LEO têm a oportunidade de disponibilizar serviços para mais pessoas a preços mais baixos.

A TE Connectivity oferece um amplo portfólio pronto para o espaço que consiste em fios, cabos, relés, contatores, sensores e conectores que são ideais para os rigores das aplicações de satélite LEO, incluindo as seguintes soluções prontas para uso:

• Conectores de Backplane de Alta Velocidade STRADA Whisper projetados para sistemas de alto desempenho e de alta largura de banda. O design revolucionário transfere dados em velocidades de até 112 Gb/s, o que deixa o sistema preparado para upgrades futuros que exijam essas velocidades, sem os altos custos de reconfiguração do backplane ou midplane.
• Os Backshells Micro-D e D-Subminiatura atendem às demandas funcionais, materiais e de desempenho de aplicações em espaçonaves em que a qualidade e o custo são importantes.
• Os Conjuntos de Fibra Óptica reduzem o tamanho, o peso e a potência (SWaP), além de cumprirem requisitos de alta densidade de conexões e resistência à interferência eletromagnética (EMI) necessários para oferecer suporte total à arquiteturas de sistemas de comunicação, dados e carga útil de alta velocidade.
• Os Conjuntos de Cabos Ópticos Ativos oferecem maior flexibilidade e alcance em comparação com as soluções de cobre passivo tradicionais e opções mais novas de cobre ativo (ACC/AEC). São ideais para computação de alto desempenho, data centers e interconexões de rede.
• Os Conectores 369 de Fator de Forma Pequeno são uma linha de conectores leves, compactos e econômicos de alta confiabilidade, adequados para o espaço aéreo e outros ambientes adversos.

Além de oferecer produtos, os engenheiros da TE têm a experiência e o conhecimento para ajudar a encontrar os componentes COTS ou soluções COTS+ ideais para qualquer projeto de satélite LEO.

• A evolução dos satélites GEO, produzidos para fins específicos e especializados, para as constelações de satélites LEO, produzidos em massa, aumenta a demanda por componentes comerciais prontos para uso (COTS) e COTS+ que ajudam a reduzir custos de produção e prazos.
• Os satélites LEO, localizados a 160 a 1.900 km (100 a 1.200 milhas) da Terra, oferecem alta largura de banda com baixa latência para permitir conectividade global e observar vários fenômenos na Terra.
• Projetistas e fabricantes de satélites precisarão contar cada vez mais com as peças COTS para satisfazer a demanda por satélites LEO mais baratos.
• A TE Connectivity oferece um amplo portfólio de soluções prontas para uso imediatamente disponíveis e confiáveis que são ideais para as exigências rigorosas de projetos de satélites LEO.