Centro de Controle de Satélites do INPE comemora 34 anos de operação

Na data de 20 de setembro de 2023, comemora-se 34 anos de criação do Centro de Controle de Satélites (CCS) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), parte integrante do Centro de Rastreio e Controle de Satélites (CRC). Atualmente o CCS e as Estações Terrenas de Rastreio e Controle, fazem parte da infraestrutura da Coordenação de Rastreio, Controle e Recepção de Satélites (CORCR) do INPE.

O CCS, criado em 1989 para responder as necessidades da Missão Espacial Completa Brasileira (MECB), como infraestrutura de solo que permite rastrear e controlar satélites em órbita por meio de telemetrias e telecomandos, é o cérebro de todo o sistema em solo de TT&C (Telemetria, Rastreio e Comando) das missões espaciais que o INPE tem a responsabilidade de controlar satélites em órbita. Sua função principal é assegurar o funcionamento nominal do satélite e a pronta atuação em caso de contingências e emergências a bordo. Suas funções incluem, ainda, planejar toda a operação para cada satélite em órbita, segundo os requisitos de cada missão para as diferentes fases desde sua injeção em órbita até a declaração do fim de sua vida útil, além de determinar órbitas presentes e futuras de cada satélite, incluindo a previsão de passagens do satélite por áreas de interesse para obtenção da dados de carga útil, ou de visibilidade de antenas de TT&C, ou recepção de dados.

Para que tudo isso seja possível, o CCS abriga uma complexidade de sistemas específicos desenvolvidos na sua maioria dentro do INPE e equipes de especialistas formadas por servidores e bolsistas. O CCS conta com as Estações Terrenas de Rastreio e Controle de Alcântara-MA e Cuiabá-MT, visto que suas antenas são o elo de comunicação necessário desse Centro com o satélite. Sua equipe de especialistas operam e mantêm os diversos subsistemas que compõem esta infraestrutura, bem como uma rede de comunicação de dados redundante e dedicada, que interconecta todos esses locais.

Nesta data de aniversário do CCS é uma oportunidade para compartilhar um breve relato de sua história, destacando sua importância para o INPE e o país.

A história do CRC, hoje CORCR, começou a partir de 1986, quando em paralelo ao desenvolvimento do Satélite de Coleta de Dados 1 (SCD 1) pelo INPE, foi dada prioridade ao desenvolvimento do Sistema de Solo de Rastreio e Controle. Na época ainda não existia no INPE recursos humanos treinados, nem sistemas prontos para exercer as funções de um Centro de Rastreio e Controle.  Tudo tinha que ser feito ao mesmo tempo: edificar prédios; desenvolver equipamentos e softwares tanto para o CCS como para as Estações Terrenas (ETs) e Rede; contratar e treinar o pessoal de operação para os três locais. Isto tinha que ser feito pelo pessoal do INPE, ainda sem experiência real em operação de satélites. Destaque-se a capacidade técnica, a dedicação, a postura ética e a liderança de Dr. Pawel Rozenfeld, Chefe deste Centro desde sua inauguração até aposentar-se em maio de 2015, após 47 anos de relevantes serviços prestados ao INPE, que foi um diferencial para o caminho de sucesso para a operação de satélites do INPE desde então, mesmo em meio aos mais problemáticos cenários ao longo dos anos.

E os esforços despendidos culminaram no lançamento do SCD1 em 1993, do SCD2 em 1998, e no sucesso do controle em órbita desses satélites desde suas datas de lançamento até o presente. Ambos continuam apresentando satisfatórias condições de funcionamento quanto à sua missão de coleta de dados ambientais, levando dados meteorológicos e ambientais, gerados localmente por uma rede nacional de plataformas de coleta de dados ambientais instaladas em solo e irradiados periodicamente para o espaço, até o Centro de Missão do INPE, à época desempenhada pelo Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) em Cachoeira Paulista e hoje sob a responsabilidade do Sistema Integrado de Dados Ambientais (SINDA) em Natal. E destaque-se aqui que o sistema para monitoração e controle de satélites, desde o início das operações no CCS e nas ETs é de domínio INPE, tendo sido desenvolvido e mantido por especialistas da antiga Divisão de Desenvolvimento de Sistemas de Solo (DSS), a cargo de prover sistemas de solo à CORCR. A última versão deste sistema recebeu o nome de SATCS (Sistema de Controle de Satélites).

Na época do lançamento do SCD 1 estava em andamento o projeto CBERS (Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres) em cooperação com a China. Desde então foram desenvolvidos e lançados seis satélites desta série: CBERS-1 (1999), CBERS-2 (2003), CBERS-2B (2007), CBERS 03 (2013), CBERS 04 (2014) e CBERS 04A (2019), estes dois últimos ainda se mantêm em fase operacional e em bom estado de funcionamento. O CBERS-3, tendo passado por uma falha no lançador, não chegou a alcançar sua órbita. A operação dos satélites da missão CBERS segue trazendo maturidade à forma de tratar a operação de rotina, com resolução de todas as ocorrências de contingências e emergências, e ainda com o desafio de dividir o controle com a operação chinesa de forma equilibrada e com sucesso.

No início dos trabalhos para a construção do CCS em 1988, um contrato de assessoria com a Agência Espacial Europeia (ESA) foi assinado buscando ajuda externa com relevante experiência na implantação e operação do Sistema de Rastreio e Controle de Satélites. Um caminho similar tem sido seguido nos dias de hoje para o aprimoramento do CORCR.

Ao longo dos anos especialistas do CORCR puderam compartilhar e adquirir novos conhecimentos através de processo de suporte cruzado com agências espaciais estrangeiras onde o INPE, com sua capacidade e experiência em operações de satélites, prestou serviço em operações de rastreio e controle e de recepção de dados de carga útil. A lista de suportes cruzados atualmente se estende até o ano de 2019 e há outros em análise e negociação. A lista de suporte oferecido pelo INPE cruzado inclui: Corot em 2006 (França), Chandrayaan-1 em 2008 (Índia), Shenzhou-8 em 2008 (China), Shenzhou-9 em 2009 (China), Megha-Tropiques em 2011 (Índia/França), MOM (Missão Orbital Marciana – Mangalyaan) em 2013 (Índia), Astrosat em 2015 (Índia), PSLV-C29 em 2015 (Índia), Van Allen Probes em 2015 (Nasa) e Chandrayaan-2 em 2019 (Índia).

Apesar de todo o sucesso obtido com o lançamento dos satélites SCD 1 e SCD 2, e embora tenha operado nas fases de comissionamento e de rotina os satélites da série CBERS, o INPE ainda não havia conseguido até 2014 obter todo o conhecimento necessário para operar satélites com requisitos de aquisição de órbita durante a crítica Fase de Lançamento e Órbitas Iniciais (LEOP). Devido ao fato de não requerem grande precisão em termos de órbita atingida, satélites de coleta de dados não possuem propulsores a bordo para a realização de manobras para correção de órbita, sendo a órbita determinada pelo desempenho do próprio veículo lançador. Por outro lado, em satélites de sensoriamento remoto como os da missão CBERS, a órbita deve atender a requisitos severos de precisão de forma que o imageamento possa cobrir periodicamente toda a superfície terrestre, sob condições uniformes de iluminação entre traços de varredura consecutivos. Isso requer um rigoroso e crítico processo de aquisição de órbita durante as operações de LEOP, para as quais o Centro de Controle deve estar apto a calcular e aplicar sucessivas manobras de transferência e correção de órbita. Em 2014, fazendo uso de recursos advindos da prestação de serviços de suporte cruzado, foi contratada uma consultoria externa para verificar a adequação das instalações da CORCR para planejar, preparar e executar as operações de LEOP na área de Dinâmica de Voo e de Operações de Satélites.

Em 2015 teve início a preparação da CORCR para a operação do satélite Amazonia 1 (AMZ-1), o primeiro satélite de sensoriamento remoto 100% brasileiro projetado com base na Plataforma Multimissão (PMM) em desenvolvimento no INPE. Seu lançamento estava previsto para 2020, de acordo com o planejamento estratégico do INPE de 2006, então em vigor. O resultado obtido com a Consultoria de 2014 foi uma referência para as equipes seguirem adiante. Houve a aquisição de um novo software de Dinâmica de Voo, especificado conforme os conhecimentos adquiridos, para o cálculo de manobras de aquisição durante as operações de LEOP, entre outras funções. Houve ainda a contratação de assessoria técnica especializada (2018 e 2019) quanto à preparação e execução das atividades operacionais de LEOP, suprindo as lacunas de conhecimento do CCS. A contratação desta assessoria especializada foi realizada com recursos orçamentários da PMM, que engloba o projeto do satélite AMZ-1.

Recursos da PMM tiveram ainda participação com grande percentual na aquisição de um novo sistema de antena dual para a Estação Terena de Rastreio e Controle de Cuiabá. Esta nova antena, adquirida em conjunto com a missão CBERS, permite a execução de atividades simultâneas de TT&C e Recepção de Dados de carga útil por meio de uma única antena. Estas contribuições, assim como outras aquisições de menor valor, tiveram grande importância como um todo na preparação da infraestrutura de solo para o atendimento às missões AMZ e CBERS.

O lançamento de sucesso do AMZ-1, em fevereiro de 2021, deu início no CORCR às atividades operacionais de LEOP desta missão. As operações para controle em órbita seguem procedimentos preparados previamente, com os quais as equipes foram treinadas e realizaram simulações. Um simulador operacional em software do AMZ-1 foi desenvolvido no INPE, tendo sido utilizado em ensaios na fase de preparação da operação na CORCR. Para o lançamento do AMZ-1 uma equipe conjunta integrada de profissionais de diversas especialidades do INPE foi estruturada para as críticas operações de LEOP, denominada Equipe de Controle de Voo (ECV). A ECV foi constituída por um total de 80 pessoas realizando o papel de 105 funções, sendo algumas com duplo papel.

Desde junho de 2021 a operação do AMZ-1 no CCS segue a rotina prevista da missão, cuja programação é fornecida principalmente nos Planos de Operação de Voo (POVs) gerados por um sistema recentemente desenvolvido por especialistas da antiga DSS, denominado SISPOV. O SISPOV está em processo de testes para uso nas demais missões, que atualmente usam um sistema legado de planejamento desenvolvido e mantido atualizado por especialistas da CORCR.

O CCS realiza periodicamente atividades de Dinâmica de Voo para todos os satélites, incluindo a previsão de passagens sobre a visibilidade de antenas ou regiões de interesse. A equipe de Dinâmica de Voo faz uso em sua maioria de sistemas legado, originários, em sua maioria, de desenvolvimento de especialistas da antiga Divisão de Mecânica Espacial e Controle (DMC), sendo que algumas atividades são executadas por meio do novo software de Dinâmica de Voo adquirido após a consultoria de LEOP do AMZ-1. Esse novo software realiza ainda a análise periódica de riscos de colisão com detritos espaciais, para todos os satélites para os quais a propulsão a bordo permite a atuação de solo para uma manobra de evasão, sendo que essa análise é apoiada em parte por sistema desenvolvido no INPE.

A operação de satélites no CRC vinha sendo realizada 24 horas por dia e 7 dias por semana, por equipes de operação se revezando em regime de 4 turnos no CCS e nas Estações Terrenas de Rastreio e Controle, apoiada por especialistas locais, desde o lançamento do SCD 1. Hoje na CORCR, devido à dificuldade de obtenção de recursos humanos, operadores do CCS e das Estações Terrenas de Rastreio e Controle operam 18 horas por dia e 7 dias por semana em regime de 3 turnos, com a desativação do turno com menor número de passagens para alocação de um maior número de operadores para os turnos com maior concentração de passagens. Nas Estações Terrenas de Recepção de Dados os operadores trabalham apenas em horário comercial, com antenas programadas para recepção automática conforme previsões de passagens à noite, ou durante finais de semana e feriados, sem a presença de operadores humanos para monitoração de status dos equipamentos e intervenção em caso de eventuais falhas.  São equipes que desempenham papéis relevantes e bem definidos na operação de satélites do INPE, e que estão cada vez mais em menor número de servidores, tendo assim o INPE que apoiar-se, para algumas funções, na contratação de bolsistas para suprir essa deficiência de recursos humanos.

O tempo de contato do CCS com cada satélite é limitado pelos horários das passagens, determinados pelas órbitas de cada satélite e pelas coordenadas das Estações Terrenas de Rastreio e Controle. Para evitar a perda de oportunidades para monitoração de saúde dos satélites e intervenção em caso de anomalias, é necessário um alto nível de redundância dos sistemas em solo, além da realização de manutenção preditiva e corretiva. Manter uma infraestrutura de solo que não pode parar de entregar sua missão e dentro de um cenário institucional público tem sido um grande desafio, considerando ainda que são sistemas acometidos de um desgaste que não pôde ser evitado, pelo próprio uso requerido, e já antigos em sua maioria.

A liderança da equipe a cargo dos sistemas de antenas do Serviço de Rastreio, Controle e Recepção (SECOR) e a própria equipe com a expertise na manutenção e operação de um conjunto de sistemas altamente complexos de diferentes fabricantes, brindam o INPE com capacidade técnica, incrementada ao longo das décadas buscando solução dos problemas da operação em tempo real, dedicação, resiliência e o convicto comprometimento de, não importa o tempo de vida em órbita do satélite ou seu porte, e, aliados aos demais especialistas da CORCR, manter a disponibilidade dos sistemas de solo e a operação de satélites do INPE ininterrupta.

Pode-se afirmar que esse patrimônio do INPE, que é a capacidade e o conhecimento em operações do satélite, é um bem que deve ser mantido e aprimorado, havendo necessidade de que se supere a falta de recursos humanos em um curto espaço de tempo. Isso porque capacitar a equipe não é algo trivial ou rápido. E, igualmente pode-se afirmar que, mesmo em meio a um cenário de dificuldades, a operação de satélites da CORCR, que conta com sistemas específicos, equipes especializadas e uma infraestrutura dedicada, é realizada com excelência devido ao comprometimento de referência que muitos dos membros das equipes apresentam.

Para finalizar, considerando o que foi descrito sobre a história do CCS e sua participação na história deste Instituto, nesta data de aniversário cabe parabenizar a todos os colaboradores envolvidos pelo esforço e dedicação, permitindo que se chegasse a este nível de excelência na área espacial.

Trechos da entrevista do Dr. Pawel Rozenfeld gravado na época do aniversário de 60 anos do INPE, para assistir clique aqui.

Créditos: Coordenação de Rastreio, Controle e Recepção de Satélites – CORCR.

Serviço de Comunicação Social - SECOM