p Pense nisso como um jogo de salão celestial:Qual é o número mínimo de satélites necessários para ver todos os pontos da Terra? E como esses satélites podem permanecer em órbita e manter uma cobertura contínua 24 horas por dia, 7 dias por semana, enquanto lutam com o campo gravitacional da Terra, sua massa irregular, a atração do sol e da lua, e pressão da radiação solar? p Em meados da década de 1980, o pesquisador John E. Draim propôs o que geralmente é considerado a solução ideal:uma constelação de quatro satélites. Contudo, a quantidade de propelente necessária para manter os satélites no lugar, e o custo decorrente, inviabilizou a configuração.

p Agora, uma colaboração patrocinada pela National Science Foundation liderada por Patrick Reed, o Joseph C. Ford Professor de Engenharia da Cornell University, descobriu a combinação certa de fatores para tornar possível uma constelação de quatro satélites, que poderia impulsionar avanços nas telecomunicações, navegação e sensoriamento remoto. E em uma reviravolta engenhosa, os pesquisadores conseguiram isso fazendo com que as forças que normalmente degradam os satélites trabalhassem a seu favor.

p "Uma das perguntas interessantes que tínhamos era, podemos realmente transformar essas forças? Em vez de degradar o sistema, podemos realmente invertê-lo de forma que a constelação esteja coletando energia dessas forças e usando-as para se controlar ativamente? ", disse Reed.

p Seu papel, "Constelações de satélite de baixo custo para cobertura global quase contínua, "publicado em 10 de janeiro em Nature Communications .

p As ferramentas de pesquisa de computação evolutiva baseadas em IA que Reed desenvolveu são ideais para navegar nas inúmeras complicações da localização e gerenciamento de satélites.

p Para este projeto, Reed colaborou com pesquisadores da The Aerospace Corporation, combinando seu know-how algorítmico com a experiência da empresa em astrofísica de ponta, logística operacional e simulações.

p A fim de filtrar as centenas de milhares de órbitas e combinações de perturbações possíveis, a equipe usou o supercomputador Blue Waters na Universidade de Illinois, Urbana-Champaign. Blue Waters comprimiu 300 ou 400 anos de exploração computacional no equivalente a cerca de um mês de computação real, Reed disse.

p Eles peneiraram seus projetos de constelação para dois modelos que poderiam orbitar por um período de 24 ou 48 horas e alcançar cobertura contínua em 86% e 95% do globo, respectivamente. Embora 100% de cobertura de desempenho seja ideal em teoria, os pesquisadores descobriram que sacrificar apenas 5% -14% criou maiores ganhos em termos de coleta de energia das mesmas forças gravitacionais e de radiação solar que normalmente tornariam uma constelação de satélites de vida curta e difícil de controlar.

p A compensação vale a pena, Reed disse, especialmente porque os operadores de satélite podiam controlar onde ocorreriam as lacunas na cobertura. Interrupções nessas regiões de baixa prioridade durariam aproximadamente 80 minutos por dia, no máximo, no pior cenário.

p "Esta é uma daquelas coisas em que a busca da perfeição pode impedir a inovação, "Reed disse." E você não está realmente desistindo de uma quantidade dramática. Pode haver missões em que você absolutamente precisa de cobertura de todos os lugares da Terra, e nesses casos, você apenas teria que usar mais satélites ou sensores em rede ou plataformas híbridas. "

p Usar esse tipo de controle passivo pode estender a vida útil de uma constelação de cinco para 15 anos. Esses satélites exigiriam menos propelente e flutuariam em altitudes mais elevadas, removendo-os da zona de alto tráfego arriscada da órbita baixa da Terra. Mas talvez o maior ponto de venda seja o baixo custo. Interesses comerciais ou países sem recursos financeiros para lançar uma grande constelação de satélites poderiam alcançar uma cobertura global quase contínua de forma muito econômica, com redução da sobrecarga técnica de longo prazo.

p "Mesmo um satélite pode custar centenas de milhões ou bilhões de dólares, dependendo de quais sensores estão nele e qual é sua finalidade. Portanto, ter uma nova plataforma que você pode usar nas missões existentes e emergentes é muito legal, "Reed disse." Há muito potencial para sensoriamento remoto, telecomunicação, navegação, detecção de alta largura de banda e feedback em todo o espaço, e isso está evoluindo muito, muito rapidamente. Provavelmente, há todos os tipos de aplicativos que podem se beneficiar de uma longa vida, constelação de satélites auto-adaptável com cobertura quase global. "

p O autor principal do artigo é Lake Singh, da The Aerospace Corporation. Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Davis, também contribuiu.

p "Aproveitamos a experiência de design de constelação da Aerospace com a liderança de Cornell em análise de pesquisa inteligente e descobrimos uma alternativa operacionalmente viável para o design de constelação de Draim, "disse Singh, diretor de sistemas do departamento de Future Architectures da The Aerospace Corporation. "Esses projetos de constelação podem fornecer vantagens substantivas para planejadores de missão para conceitos em órbitas geoestacionárias e além."