No céu escuro da manhã de 21 de março sobre o Wallops Island Flight Facility da NASA, na costa da Virgínia, um foguete Rocket Lab Electron carregava um manifesto do National Reconnaissance Office (NRO) apresentando três missões de pesquisa colaborativas em órbita baixa da Terra - incluindo a última peça de hardware espacial caseiro da Escola de Pós-Graduação Naval (NPS).



Wenschel Lan, investigador principal, e Dr. Giovanni Minelli, co-investigador principal, do Grupo Acadêmico de Sistemas Espaciais (SSAG) do NPS, a missão Mola CubeSat que foi lançada ao espaço a bordo do NROL-123 inclui duas cargas úteis experimentos construídos pelo NPS - uma câmera de imagem terahertz (TIC) e uma carga útil em órbita de LED (LOOP) - e um transmissor de rádio construído pela unidade de Ciência e Tecnologia de Defesa da Nova Zelândia.

O Professor Associado do Departamento de Física do NPS, Fabio Alves, juntamente com o Professor Associado Drago Grbovic e o Professor Emérito Gamani Karunasiri, têm liderado o esforço para avançar o TIC e a tecnologia por trás dele. Desde 2018, uma colaboração no campus NPS entre o Sensor Research Lab e o Small Satellite Lab permitiu que professores e alunos desenvolvessem uma série de cargas úteis de voo para demonstrar esta tecnologia de ponta.

O LOOP, construído por Ph.D. O candidato do Corpo de Fuzileiros Navais dos EUA, Maj. Dillon Pierce, é o primeiro passo em direção a uma capacidade óptica de rastreamento e comunicação.

O esforço de longo prazo busca avançar na pesquisa NPS em comunicações ópticas em espaço livre para CubeSats e pequenos satélites, usando lasers ópticos altamente direcionais para aumentar a velocidade e a segurança das comunicações em órbita terrestre baixa (LEO), evitando frequências de rádio congestionadas.

O experimento inicial com LOOP é observar visualmente os LEDs ultrabrilhantes do satélite. Os planos são eventualmente rastrear o LOOP com um telescópio terminal óptico de 70 centímetros baseado no telhado do Spanagel Hall do NPS.

“A missão do NPS é educar nossos guerreiros-estudiosos, e Mola certamente continuará a atingir esse objetivo”, disse Lan.

"Nos últimos anos, integramos esta pesquisa nos cursos de Sistemas Espaciais para que os alunos possam trabalhar com hardware de voo espacial real como parte de seu currículo regular, além da pesquisa de tese. Também tivemos uma ótima experiência trabalhando com nossos Cinco Olhos parceiros e também nos deu a oportunidade de colaborar com nossos colegas no campus."

As cargas úteis do Mola são diretamente suportadas pela rede Mobile CubeSat Command and Control (MC3) do NPS, um esforço patrocinado pelo Departamento de Defesa que começou em 2011 no NPS.

Ao longo dos anos, o SSAG desenvolveu parcerias com nove outras instalações de rastreamento, levando a uma rede de estações terrestres patrocinada pelo governo dos EUA, baseada na comunidade, para pequenos satélites, ou SmallSats. Estas incluem três outras universidades de serviço do DOD, instituições civis, parceiros industriais e agências governamentais em todo o país, trabalhando dentro de uma rede de operações distribuídas que partilham responsabilidades de rastreamento através de estações terrestres paralelas.

O projeto MC3 contribui para um importante relacionamento colaborativo dos Cinco Olhos (FVEY), uma aliança de inteligência entre Austrália, Canadá, Nova Zelândia, Reino Unido e Estados Unidos. Estes países são partes num tratado de cooperação conjunta em inteligência de sinais, e a rede MC3 planeia eventualmente colaborar com a Rede Internacional de Comando e Controlo FVEY SmallSat (ISC2N).

Por acaso, Minelli e o corpo docente associado de pesquisa da SSAG, Alex Savattone, estavam em Auckland, Nova Zelândia, para o lançamento do NROL-123.

“Estamos em Auckland para uma reunião presencial de apoio ao programa FVEY. O lançamento do Mola foi fortuito para nós, pois um dos principais objetivos do Mola é demonstrar comunicações com as estações terrestres do FVEY”, disse Minelli.

As primeiras horas após o lançamento do Mola foram intensas e emocionantes, enquanto a equipe procurava estabelecer comunicações com o satélite. E funcionou muito bem.

"A equipe, liderada pelo Dr. Wenschel Lan e Dr. Gio Minelli, obteve dados do CubeSat na primeira passagem após a implantação", disse o Dr. Jim Newman, presidente do SSAG.

Pode parecer simples – mas não é, com muitas etapas processuais que tiveram que ser concluídas assim que o foguete Electron implanta suas cargas na órbita terrestre baixa (LEO).

“Quando a espaçonave for ejetada, ela se ligará”, explicou Minelli antes do lançamento. "Ele ligará seu receptor GPS para determinar sua posição. Seu rastreador estelar tirará fotos das estrelas, determinando a orientação do satélite com base em um mapa estelar pré-carregado. Se os níveis da bateria forem suficientes, o satélite ligará suas rodas de reação e tentar se estabilizar, com seus painéis solares voltados para o sol."

As emoções durante o lançamento e implantação do Mola foram um tanto tensas, pois os anos de trabalho árduo de estudantes e pesquisadores foram se acumulando até aquele momento, quando o satélite passou pelo NPS, pronto para tentar se comunicar cerca de 90 minutos após o lançamento.

“Tem sido um longo caminho – originalmente escrevemos o documento técnico que descreve este conceito em 2019. Eventualmente conseguimos financiamento, navegámos na pandemia e construímo-lo”, disse Minelli. "Somos uma equipe muito pequena e muitos de nós foram colocados em uma missão como esta. Cada membro da equipe e aluno contribuiu significativamente, caso contrário, isso não funcionaria."

A aprendizagem prática e experiencial dos alunos tem sido uma prioridade central da SSAG desde a sua criação em 1982. Este último lançamento baseia-se na primeira incursão do NPS no lançamento de satélites ao espaço. Na década de 1990, o presidente de longa data do SSAG, Dr. Rudy Panholzer, liderou o projeto, desenvolvimento, construção e lançamento do PANSAT, ou Petite Amateur Navy Satellite. O programa apoiou mais de 50 mestrados e formou muitos outros.

O PANSAT foi implantado a partir do ônibus espacial Discovery no STS-95 em 1998, o mesmo vôo que incluiu o ex-astronauta do Projeto Mercury e senador dos EUA John Glenn, e teve um desempenho além de todas as expectativas. Com uma vida útil da bateria e sistemas de bordo estimados para operar por cerca de 36 meses, o PANSAT permaneceu em comunicação com as estações terrestres do NPS por quase oito anos!

A equipe SSAG lançou cargas no ônibus espacial, vários CubeSats, pequenos satélites e tecnologias inovadoras de implantação de CubeSat. E Mola e projetos futuros estão agora preparados para continuar a desenvolver esta importante história de voo.

De acordo com Lan, esta história apoiou no passado e apoiará no futuro a aprendizagem relevante navais – o desenvolvimento de recursos espaciais acessíveis que não são apenas oportunidades de aprendizagem para os estudantes, mas também demonstrarão tecnologias escaláveis ​​para operações navais e de defesa no espaço.

“Um dos nossos objetivos para o SSAG é ter satélites que os alunos possam operar para aprender operações de espaçonaves”, disse Lan. “Já tivemos tantos estudantes contribuindo para Mola, e os próximos grupos continuarão a colher os benefícios.”

As capacidades navais no domínio marítimo dependem cada vez mais de conhecimentos e competências eficazes, como os ensinados no NPS, para implantar e operar sistemas no domínio espacial.

"O NPS oferece o tipo de experiência de aprendizagem prática com aplicação direta de missão que nosso Secretário da Marinha, Carlos Del Toro, beneficiou quando era aluno do NPS Space Systems, e pretendemos continuar a oferecer aos nossos alunos essas oportunidades em o futuro", disse Newman.

Oferecido pela Escola de Pós-Graduação Naval