A comienzos de septiembre los ojos de todos los ingenieros y técnicos del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe, sigla en portugués) estarán orientados hacia China. Estarán siguiendo, muchos en aquel país, el lanzamiento del tercer Satélite Sino-Brasileño de Recursos Terrestres (Cbers, de China-Brazil Earth Resources Satellite), producido en cooperación entre Brasil y China. El artefacto subirá al espacio a bordo del cohete Longa Marcha 4B, que será lanzado del Centro de Lanzamiento de Satélites de Taiyuan, en la provincia china de Shanxi, a 800 kilómetros de la capital Pekín. El nuevo satélite, bautizado Cbers-2B, es casi una réplica del anterior, el Cbers-2, que está en órbita desde 2003, en plena operación, y ya sobrepasó su vida útil, estimada en dos años. El lanzamiento es un paso más del programa Cbers que tuvo su inicio en el 1988, con la firma de un protocolo de cooperación entre los gobiernos de los dos países para el desarrollo, fabricación, pruebas, lanzamiento y operación en órbita de dos satélites sensoriales remotos, idénticos entre sí. El primero de ellos, el Cbers-1, fue lanzado en octubre del 1999 y dejó de funcionar en agosto de 2003, siendo sustituido por el Cbers-2.
En noviembre de 2002 un nuevo protocolo fue firmado para dar continuidad al programa con la construcción y el lanzamiento de dos satélites más, el Cbers-3 y el 4. El programa Cbers permite al Brasil formar parte del selecto grupo de naciones capaces de recolectar imágenes de la Tierra y monitorear su propio territorio. El país responsable por el 30% de la producción de los equipamientos y componentes del satélite 2B, tarea que involucró a 12 empresas brasileñas, todas de medio y pequeño porte. En los dos próximos satélites la participación brasileña sube, como está previsto en el contrato, para un 50%, mitad por mitad con los chinos.
“El Cbers-2B fue construido con piezas de repuesto de su antecesor y será lanzado para cubrir una laguna y evitar la discontinuidad del servicio de suministro de imágenes del programa, porque el próximo satélite de la serie sólo deberá ir al espacio dentro de dos años”, dice el ingeniero electrónico Ricardo Cartaxo, coordinador del programa Cbers en el Inpe, órgano del Ministerio de la Ciencia y la Tecnología (MCT) responsable por el programa en el país. Según Cartaxo, la reutilización de buena parte de los proyectos de subsistemas – las diversas partes que un satélite es dividido – desarrollados para el Cbers-2 permitió la reducción en el tiempo necesario para su lanzamiento y, al mismo tiempo, economía en el costo de fabricación. La inversión brasileña fue de 15 millones de dólares, incluyendo el valor del lanzamiento, mientras el costo total de los dos primeros satélites llegó a 118 millones de dólares para el Brasil.
Distribución gratuita
Una característica importante de los satélites sensorial remoto Cbers es el hecho de estar dotados de varias cámaras para la observación de todo el globo terrestre, con diferentes resoluciones espaciales y bandas espectrales (ondas electromagnéticas captadas del suelo), además de un sistema de colecta de datos ambientales. Las imágenes son utilizadas en varias aplicaciones, como el control de la deforestación y las quemadas en la Amazonia, el monitoreo de recursos hídricos y de áreas agrícolas, el acompañamiento del crecimiento urbano y de la ocupación del suelo. La distribución es gratuita y fue adoptada en junio del 2004. Cerca de 340 mil imágenes del territorio nacional generadas por el Cbers-2 ya fueron distribuidas sin costo para los 15 mil usuarios de 1.500 instituciones brasileñas, entre ellas universidades, institutos de investigación, órganos públicos, organizaciones no gubernamentales y empresas privadas. “Somos los mayores distribuidores de imágenes gratuitas de satélites en el mundo”, afirma Cartaxo. En mayo del 2006 el Inpe pasó a ofrecer, también sin costos, imágenes para países de la América del Sur localizados en el área de alcance de la estación de recepción y grabación de datos de la institución situada en Cuiabá, en Mato Grosso. “Con el 2B pretendemos comenzar a distribuir imágenes gratuitamente para los países africanos. Pero para eso es necesario hacer adaptaciones en estaciones receptoras localizadas en el África del Sur y en las Islas Canarias, en el norte de África”, dice el ingeniero del Inpe.
Con la órbita en vuelta de la Tierra sincronizada con el Sol, que permite la obtención de las imágenes a una altitud de 778 kilómetros (km), el Cbers-2B cruzará la línea del Ecuador siempre a las 10:30 de la mañana, lo que permitirá la comparación de las imágenes hechas en días diferentes. Él dará 14 vueltas alrededor de la Tierra a cada 24 horas y conseguirá obtener la cobertura completa del planeta en 26 días. Eso es posible porque él hace un giro alrededor de la Tierra en 100 minutos y cubre, en cada paso es en sentido norte-sur, una franja de cerca de 120 km. Con la Tierra girando en torno de si una vuelta por día, en el próximo paso, 100 minutos después, un punto en la línea del Ecuador habrá recorrido 2.700 km. Al fin de 26 días todo será cubierto, aunque algunas cámaras tengan una resolución menor, de hasta 27 km de franja, y aumenten el tiempo para fotografiar todo el planeta.
La principal novedad del satélite será una nueva cámara pancromática de alta resolución (High Resolution Camera – HRC), que produce imágenes con buena nitidez de una franja de 27 km de ancho con una resolución de 2,7 metros (m). Construida por los chinos, ella permitirá la observación con gran detallismo de la superficie terrestre. A cada 130 días será posible tener una cobertura completa del país. Según el ingeniero agrónomo José Epiphanio, coordinador del programa de aplicaciones Cbers del Inpe, las imágenes generadas por la HRC tendrán varias aplicaciones, entre ellas la generación de mosaicos nacionales y estaduales detallados, la actualización de mapas, la generación de productos para fines de planificación local o municipal y aplicaciones urbanas y de inteligencia. “El equipamiento, que operará experimentalmente, funcionará como un teleobjetivo e irá a sustituir a la cámara de barredura IRMSS (Imageador por Barredura de Media Resolución), instalada a bordo de los Cbers-1 y 2, que produjo imágenes de una franja de 120 km de ancho y 80 m de resolución. Eso equivale a decir que 120 km de terreno serán divididos en pequeñas porciones (cada imagen) de 80 m. Así cuanto menor es el número de metros, mejor es la resolución espacial y más detalles serán posibles de ser visualizados”, dice Epiphanio.
Además de la HRC, el Cbers-2B también será equipado con otras dos cámaras: una Imagenadora de Amplio Campo de Visión (WFI) y una Cámara Imagenadora de Alta Resolución (CCD). También proyectada y desarrollada en China, la CCD suministrará imágenes de una franja de 113 km de ancho con 20 m de resolución. Así, si tomamos un mapa cualquiera que esté en la escala de 1:100.000, en que cada centímetro en el papel equivale a mil m (1 km) en el terreno, cada 0,2 milímetro (mm) representa un pixel (punto) de 20 m de resolución. Ella irá a operar en cuatro franjas espectrales (azul, verde, rojo e infrarrojo próximo), más una pancromática, y tendrá capacidad de orientar su campo de visión (franja del suelo visualizada por la cámara) dentro de más o menos 32 grados en relación a la trayectoria regular del satélite, permitiendo la obtención de imágenes estereoscópicas de determinada región para fines cartográficos. La cámara WFI fue construida en Brasil por la empresa Ecuatorial Sistemas, de São José dos Campos, interior de São Paulo. Ella tiene un campo de visión de 890 km y permite la obtención de imágenes con resolución espacial de 260 m. En función de su amplia cobertura espacial, es posible obtener una visión completa del globo a cada cinco días. La cámara será usada para acompañar zafras agrícolas y quemadas y monitorear la vegetación, entre otras aplicaciones. Por lo tanto, en términos de cámaras, el Cbers-2B estará bien equipado y podrá observar desde estrechas franjas del terreno (2 km en el caso de la HRC) hasta amplias fajas (890 km en el caso de la WFI). Podrá también observar objetos en detalle (2,7 m en la HRC y 20 m en la CCD).
Datos ambientales
El Cbers-2B también carga a bordo equipamientos repetidores para el Sistema Brasileño de Coleta de Datos Ambientales, que fueron fabricados por la Neuron Electrónica, otra empresa de São José dos Campos, creada en 1993 para proyectar y desarrollar equipamientos para el programa espacial brasileño. Ese sistema cuenta con más de 750 plataformas de colecta de datos (PCDs) en tierra, que son pequeñas estaciones automáticas normalmente instaladas en locales remotos de diferentes regiones del territorio nacional. Ellas envían al satélite datos ambientales, como el índice de lluvia, presión atmosférica, radiación solar, temperatura, humedad del aire, dirección y velocidad del viento. Esas informaciones son retransmitidas por el satélite para las estaciones terrestres del Inpe en Cuiabá y en Alcántara, en Marañón. El aprovechamiento de esos datos tiene lugar en diversas áreas, como la previsión del tiempo, estudios sobre corrientes oceánicas, mareas y planificación agrícola.
Otra innovación del satélite Cbers-2B es se grabador de datos digitales, más potente que el instalado en las dos versiones anteriores del Cbers. “Anteriormente él sólo grababa las imágenes de la CCD y ahora va a grabar de las tres cámaras”, afirma el ingeniero electrónico Janio Kono, coordinador del segmento espacial del Inpe. La grabación es importante porque permite almacenar imágenes de cualquier parte del globo para después descargarlas cuando el satélite pasa sobre una estación terrestre de recepción. Además de la cámara WFI y de los aparatos repetidores para el sistema de colecta de datos ambientales, instalados en el módulo del satélite conocido como “carga útil”, un grupo de empresas nacionales también quedó como responsable por el desarrollo de otros tres subsistemas integrantes del módulo de servicio, que son la estructura, el abastecimiento de energía y la parte de telecomunicaciones.
Sistemas y controles
El módulo de servicio contiene los equipamientos que aseguran el abastecimiento de energía, los controles, las telecomunicaciones y demás funciones necesarias para la operación del satélite. Le cupo a un consorcio formado por las empresas Akros, de São José dos Campos, y a la Digicon, de Gravataí, en Río Grande del Sur, la fabricación de la estructura del satélite, mientras la Omnisys Ingeniería, de São Caetano del Sur, en la Grande São Paulo, se quedó responsable por el subsistema de control de altitud y órbita y el On Board Data Handling, una computadora que controla el funcionamiento del satélite. Tectelcom, Beta Telecom y Neuron, todas de São José dos Campos, desarrollaron los equipamientos para el módulo de telecomunicaciones, al paso que el subsistema de abastecimiento de energía quedó a cargo de las gauchas Digicon y Aeroelectrónica y de la Orbital Ingeniería, de São José. Esa última ganó la licitación para la construcción de los paneles solares, también conocidos como generadores fotovoltaicos.
“Ganamos dos licitaciones del Cbers-2B, por valor aproximado de 4 millones de reales. La primera de ellas fue para el abastecimiento de los módulos solares, que son el principal componente de los paneles. Hasta entonces ellos tenían que ser importados de Alemania. La otra fue para el montaje de los módulos en la estructura de los paneles. Fue la primera vez que la parte eléctrica de los paneles solares del Cbers fueron integralmente hechos en el país”, afirma el ingeniero mecánico Célio Costa Vaz, director de la Orbital. El satélite cuenta con tres paneles solares, cada uno de ellos con 1,7 m de ancho por 2,6 m de largo. Ellos son responsables de hacer la captación de la radiación solar y de su conversión en electricidad. “El herramental, equipamientos y toda la tecnología de fabricación fueron desarrollados y calificados por medio del programa Innovación Tecnológica en Pequeñas Empresas (Pipe) de la FAPESP”, dice Vaz (ver Pesquisa FAPESP nº 99). Según el ingeniero, además de la generación de nuevos empleos y de la independencia tecnológica, la fabricación local de los paneles genera una ahorro del 15% a 25% para el Inpe. Además de la Orbital, otras seis empresas participantes del Cbers – Akros, Omnisys, Ecuatorial, Neuron, Beta Telecom y Opto – poseen proyectos (algunos no específicos para el satélite) financiados por el Pipe.
Todas las actividades de montaje, integración y pruebas del Cbers-2B, que tienen una masa de 1.500 kilos, fueron realizados en el Inpe entre septiembre del ano pasado y abril de este año, cuando el satélite fue enviado a China para los últimos preparativos antes del lanzamiento. Antes hasta de que el 2B vaya al espacio, el nuevo ejemplar que irá a sustituirlo ya está en desarrollo. Previsto para entrar en órbita en 2009, el Cbers-3 traerá varios cambios en relación a sus antecesores. La participación brasileña en el proyecto aumenta, y la mitad de los subsistemas del artefacto serán hechos por compañías nacionales. “El desarrollo y la fabricación de los satélites Cbers-3 y 4, que son iguales, representan cerca de 235 millones de reales en contratos para las empresas brasileñas. El valor parece alto, pero basta mirar la variedad de las aplicaciones y el alto número de usuarios que utilizan nuestras imágenes. Sin hablar del impulso al desarrollo de la industria brasileña, que pasa a fabricar productos de alta tecnología”, justifica Ricardo Cartaxo.
Los Cbers-3 y 4 – este último debe ser lanzado en el 2012 – representan una evolución de los ejemplares anteriores. “Ellos integran una nueva familia con una concepción mucho más moderna”, dice Janio Kono. Los dos satélites serán mayores, en alrededor de 2 mil kilos, y proporcionarán nuevas aplicaciones. Las células solares de sus paneles serán más eficientes, con un 26% de conversión de energía luminosa en eléctrica, al paso que en el 2B esa relación es de 14%. “Eso permitirá alimentar más subsistemas, lo que significa que ellos podrán llevar más carga útil”, explica Kono. Con eso, el satélite llevará cuatro cámaras a bordo – una más que los ejemplares anteriores –, de las cuales dos de ellas (MUX y AWFI) construidas en Brasil y las otras dos (pancromática e IRMSS) en la China.
Una versión actualizada
Proyectada y fabricada por la empresa Opto-Electrónica, de São Carlos, en São Paulo, la MUX es una cámara multiespectral de 20 m de resolución y campo de visión de 120 km de ancho. Ella genera imágenes en cuatro bandas espectrales, del azul al infrarrojo próximo, y es destinada al monitoreo ambiental y la administración de recursos naturales. Según el ingeniero del Inpe, Mário Luiz Lingardi, gerente técnico del Proyecto MUX, esta será la primera cámara con estas características enteramente desarrollada y producida en Brasil. Ella fue proyectada para sustituir la CCD, que integró los Cbers- 1 y 2, y pasó por una primera batería de pruebas a lo largo de 2006.
La otra cámara brasileña será una versión actualizada del WFI del Cbers-2B, que está en producción en conjunto por la Opto-Electrónica, responsable por la parte óptica, y la Ecuatorial Sistemas, que hará la integración mecánica y los componentes para el procesamiento de imágenes y el envío para las estaciones en el suelo. La cámara cubrirá un área de 866 km y tendrá 73 m de resolución espacial, ante 260 de la versión antigua, por lo tanto. De esa forma, ella conseguirá, a la misma distancia de la Tierra, observar más detalles en el terreno.
“Es un proyecto muy arrestado en términos ópticos y electrónicos. Para que se tenga una idea, el equipamiento pesará cerca de 40 kilos, ante apenas 5 de la versión anterior”, afirma el ingeniero mecánico Humberto Pontes Cardoso, responsable por el proyecto en la Ecuatorial. En el momento, la empresa está construyendo el modelo de ingeniería para calificar toda la parte funcional de la cámara y el modelo mecánico para validar el proyecto estructural y térmico. Esa etapa será concluida hasta el final de 2007 y, en seguida, comenzará la producción del modelo de calificación, cuando el equipamiento pasará por pruebas ambientales y de compatibilidad electromagnética. “Para la Ecuatorial, es muy importante participar del programa Cbers. La fabricación de la nueva WFI trajo varios desafíos para nosotros, tanto del punto de vista del desarrollo de la parte electrónica como de los procedimientos de integración y pruebas, que también serán de nuestra responsabilidad”, destaca Cardoso.
Otra empresa con larga participación en el proyecto es la Omnisys Ingeniería. Ella se quedó una vez más responsable por el subsistema de control de altitud y órbita y el On Board Data Handling, que equipan el módulo de servicio. “También vamos a proyectar y construir el subsistema de colecta de datos (DSC) y, en alianza con la Neuron, haremos el subsistema MWT, que será responsable por la transmisión de datos de las cámaras MUX y WFI”, dice el ingeniero electrónico Luiz Henriques, presidente de la Omnisys. “Son proyectos muy complejos en que la empresa ejercita al máximo su competencia técnica y tecnológica”, dice Henriques. La compañía ya está fabricando los modelos de calificación de las dos computadoras, para el control de la altitud y órbita y el On Board Data Handling, más los otros dos proyectos se encuentran en una etapa preliminar, la revisión crítica, que consiste en una minuciosa evaluación de la solución adoptada. El contrato de la Omnisys con el Inpe suma cerca de 41 millones de reales, lo que representa un 40% de su facturación.
Además de participar de los proyectos en alianza con la Omnisys, la Neuron está construyendo, en conjunto con la Mectron Ingeniería y la Beta Telecom, ambas de São José dos Campos, el subsistema de telemetría y el comando, que será el responsable por la comunicación entre el satélite y las estaciones en Tierra. “Tuvimos una presencia bastante intensa en la primera fase del programa Cbers y eso nos ayudó a ganar los contratos para la participación de los Cbers-3 y 4. Creo que nuestra habilidad técnica fue fundamental para que venciéramos la competencia”, cuenta el ingeniero electrónico Claudemir da Silva, socio director de la Neuron. Para él, al integrar el grupo de empresas involucradas con el programa, la Neuron está automáticamente capacitándose para proyectos del área espacial de otros países. “Nuestra meta es, a mediano plazo, ofrecer servicios en el ámbito internacional.”
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