Space-Sail vs Starlink e o Loon da Google, por Luís A. Bambace

Space-Sail versus Starlink e ideias do Loon da Google

por Luís Antônio Waack Bambace

Fui o segundo no comando ECO-8 de telecomunicações móveis via satélite, e depois dividi a gestão de engenharia com um representante da Bell-Atlantic, o principal parceiro no projeto conjunto entre Brasil e Estados Unidos que envolveu TELEBRAS, INPE, a Bell, a Martin-Marietta, e E-System. No projeto em questão, grupos diferentes desenvolviam mais de uma solução para qualquer item crítico, e plenárias com todos os diretores dos dois países definiam as prioridades ante os resultados de desenvolvimento.

No sistema ECO-8, depois ECCO, mostramos ser possível cobrir da Amazônia até Florianópolis com apenas 8 satélites, e que com mais satélites se melhora a capacidade de tráfego do sistema, e que este aumento de capacidade é maior em regiões mais distantes do Equador. Nossos satélites foram projetados para operar a 2000 km, onde a radiação é alta face a se estar na borda de um dos cinturões de Van Allen. Ocorre que face as partículas carregadas serem afetadas pelo campo magnético da Terra, aí a radiação é isotrópica, ou seja, o fluxo é igual para qualquer direção. Isto faz com que ao se usar um satélite denso, um componente proteja o outro. Os externos menos sensíveis a radiação, atuam como blindagem adicional aos mais internos. Fora que para igual espessura de blindagem quanto menor o satélite menos massa de blindagem.

Demonstramos isto em artigo publicado no IAF de 1996 em Pequim: The Drivers for Future LEOCOM Spacecraft Platforms Architectures. Assim com um número baixo de satélites equatoriais, no máximo uns 100, pode se ter alta capacidade de cobertura de internet até Florianópolis, e pode-se usar na Amazônia antenas simples e baratas de duas chapas em V.

Mesmo com satélites mais baixos, pode-se ter boa cobertura na Amazônia com satélites equatoriais. Satélites a 2000 km tem para 5o de elevação círculos de visibilidade que permite comunicação esporádica até 4578 km de distância, e contínua até Florianópolis só com 8 satélites. Altura de 1000 km, permite comunicação esporádica até 3048 km para igual elevação e contínua a mais de 2000 km do Equador se o número de satélites for alto. Mas balões a 20 km de altitude, como os do Loon da Google, ficam praticamente parados em zona de inversão de ventos. Tem 194 km de raio de visada a 5o de elevação. Via intersecção de hexágonos pode se ver que cada balão cobre uma área de 16329 km2. Assim 521
balões correspondem à área total do território do Brasil, e face a sobras de balões fora do nosso território, menos de 650 balões garantiriam cobertura total do país, e aí se teria total independência estratégica sobre o comando do sistema para eventual uso militar. Para cobrir nosso território e a Amazônia Azul talvez uns 800. Para cobrir a Amazônia Brasileira devem bastar uns 320 balões no ar.

Assim como um balão de festa murcha, não pelo ar que escapa junto ao nó, mas pelo ar que escapa pelos poros do plástico, estes balões também murcham e devem ficar de 50 a 100 dias no ar, mas podem ser comandados para descer e serem novamente inflados. Assim como o metal vaporizado do papel de bala melhora a perda de aromas por ser não poroso e por impor barreiras adicionais a difusão nas interfaces de entrada e saída do filme de metal. O gás tem de ser incorporado a grade cristalina do metal, e isto tem uma cinética, passar pelo metal, e depois abandonar a grade do metal com outra cinética. Ou então passa por falhas no filme metalizado a vapor muito pequenas ante a área total deste filme. Vapor de ambos os lados, e a barreira é leve e eficaz. Dobra o número de balões, com um de reserva no solo para cada posição fixa dos balões, e tem-se um sistema muito eficaz de telecomunicações de internet nas áreas remotas do Brasil.

A Análise de Impactos Cruzados mostra como dependência e influência afetam a estabilidade das coisas. O quanto um item A afeta um item B é a influência de A em B, igual à dependência de B com A. Mas em quase tudo há sempre mais de dois itens interagindo entre si. Gráficos de soma de dependência e influência dos itens de um sistema que lembram um L, com lados do L paralelos aos eixos de valores nulos, e vértice perto do encontro destes eixos, relacionam-se com sistemas autorreguláveis, gráficos com poucos pontos fora desta zona de estabilidade, podem ser controlados via variação de acoplamentos entre o que está nesta zona e está fora dela. Mas se tudo fica perto da diagonal o sistema é incontrolável.

Quando se depende de um só, falha neste ponto que tudo afeta, gera um colapso. Ao se depender de dois itens, a coisa melhora, mas se as amarrações entre os dois itens for alta, quase nada muda. Tanto acordo entre os donos dos dois itens, como sabotagem mútua, são amarrações fortes que derrubam a confiabilidade quando se tem só dois itens. Com um sistema de balões, nacionais, o país terá um controle da amarração entre os sistemas. Enlaces quase horizontais entre balões são puco afetados pela direcionalidade da antena por satélites, menos ainda se forem óticos. Enlaces solo balões, estão em nosso solo e podem ter não só tecnologia de espalhamento espectral, mas serem feitos em diversas bandas de radiofrequência e também via enlace ótico. Aí com mapas de posições de estação, estatísticas meteorológicas e afins, via Análise de Impactos Cruzados pode-se fazer um sistema muito robusto, que leve em conta diversidade. Um sistema assim, pode contar até mesmo com enlace ótico entre um satélite geoestacionário e os balões para emergências. O enlace com o geoestacionário gera atraso de cerca de 0,24 a 0,35 segundos, mas é melhor que nada em emergências.

Luís Antônio Waack Bambace – Engenheiro Mecânico – PhD em Aerodinâmica Propulsão e Energia.

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