Texto original publicado em janeiro de 2020 por James Mason, Vice-Presidente Sênior de Sistemas Espaciais da Planet. Você pode consultar o original nesse link.
Em novembro de 2019 foi lançada a série de satélites Flock 4p, último lote de satélites da Planet. A bordo do foguete indiano PSLV, os doze novos nanossatélites Super Dove foram postos em órbita e estão prontos para compor a constelação de monitoramento global do Planetscope.
As primeiras imagens desses satélites foram produzidas uma semana após o lançamento, como este exemplo impressionante coletado em 3 de dezembro de 2019:
Para chegar a esse ponto, a Planet pôs a prova sua abordagem aeroespacial ágil, iniciando com o lançamento de modelos piloto dos novos satélites Super Dove ao longo de 2019, para resolver problemas no design, preparar o pipeline de produção de imagens, otimizar operações e finalmente validar o produto e permitir a transição entre os Dove Classic e os Super Dove.
Os novos Super Dove trazem muitas novidades e atualizações significativas quando comparados com os Dove Classic. Os novos satélites podem armazenar cerca de quatro vezes mais dados que suas versões anteriores, um aumento que permitiu ampliar a faixa de área de captação de imagens em 30%, dobrar o número de bandas espectrais para oito e melhorar a radiometria (com a precisão de medir a luz solar refletida na superfície terrestre em cada pixel). A Planet espera que, com essa capacidade, possa melhorar significativamente a precisão de seus sensores para captação de dados analíticos.
Além disso, essas bandas espectrais foram escolhidas especificamente para permitir a interoperabilidade com os dados Planetscope, os programas de observação Landsat e Copernicus Earth e a constelação RapidEye, a última das quais os Super Dove finalmente substituirá.
Dito tudo isso, você pode estar curioso sobre o que ocorre entre o lançamento do satélite e a disponibilização das imagens em nossa Plataforma.
Neste blog vamos fornecer uma visão de bastidores sobre o trabalho que a equipe de engenheiros da Planet realiza por semanas (ou até meses) entre o lançamento de nossos satélites e a entrega das imagens aos nossos clientes.
Primeiro contato e check list dos sistemas
Imediatamente após o lançamento, a primeira coisa necessária é fazer o primeiro contato – para estabelecer uma comunicação entre a equipe de controle de missões e o satélite. Isso permite confirmar que o satélite foi ligado e foi entregue em órbita corretamente.
Esse processo é realizado pela Planet a partir do agendamento de uma tarefa de primeiro contato em seu sistema automatizado de controle de missões, desenvolvido internamente por muitos anos de pesquisa. Essa tarefa aguarda a primeira passagem dos satélites por uma das muitas estações terrestres e, à medida que o grupo de satélites recém-lançados passa, sua órbita é rastreada e uma mensagem “pingue” é enviada para cada satélite através de dados criptografados.
Os satélites, ao captarem o sinal, respondem com um “pongue!” o que é suficiente para aferir que eles estão trabalhando e no lugar certo. Esse pingue-pongue de um lado para o outro usando o rádio UHF também pode ser usado para determinar a distância dos satélites, permitindo estimar suas órbitas iniciais.
A Planet mantém uma taxa de sucesso de 100% de contato com todos os satélites – todos os 363 – lançados até o hoje. Esse é um momento muito tenso, mas normalmente recebemos notícias de todos os satélites nas primeiras duas passagens pelas estações em solo e, após esse contato, é feita a transição para exames de funcionamento dos sensores, onde é avaliada a saúde básica de cada satélite, em questões como:
• Qual a carga da bateria?
• Quais são as taxas de rotação?
• As temperaturas estão dentro dos índices esperados?
• Os painéis solares estão produzindo alguma energia?
• Houve reinicializações inesperadas?
Se todas as verificações automáticas forem concluídas com êxito, como no lançamento do Flock 4p, os satélites serão iniciados em suas operações pré-planejadas de imageamento.
Alinhamento, abertura dos painéis solares e atualização de software
Agora que os satélites estão no fluxo de comissionamento automatizado que refinamos ao longo de muitos lançamento, a próxima coisa que precisamos fazer é alinhá-los e orientá-los adequadamente.
Desde o momento em que são colocados em órbita, os satélites “caem lentamente”, alterando sua rota programada e sua precisão. Assim, é necessário o monitoramento do funcionamento de processos como a captação de energia solar dos painéis (que precisam estar alinhados), a comunicação com as estações terrestres e, finalmente, a análise de qualidade das imagens capturadas.
Fazemos isso de maneira inicial usando um dispositivo de torque magnético, que nada mais são que eletroímãs, normalmente usados para estabilizar naves espaciais. Os torques magnéticos exalam campos magnéticos que reagem ao próprio campo magnético da Terra, criando uma força contrária ou torque. Usamos essa força contrária para desacelerar a rotação dos satélites por algumas horas. Quando os satélites estão lentos o suficiente, podemos passar a usar rodas de reação ou “momento” que rotacionam os satélites girando uma roda motorizada muito rapidamente na direção oposta.
Assim que os satélites são totalmente estabilizados, os painéis solares são ativados e orientados em direção ao sol, aumentando bastante a quantidade de energia que eles geram, preparando-os para as atividades que exigem muita energia, como capturar e transmitir imagens.
Nesse ponto do check list, podem ter se passado três meses desde que esses satélites foram lançados. Portanto, nesta etapa, geralmente são executadas atualizações de software em links de rádio criptografados, atualizando tudo, desde o software de vôo até o software de compactação da câmera para que o satélite entre em operação com os sistemas em máximas condições.
Calibração
Apesar dos satélites Planet serem menores e mais baratos do que os grandes e tradicionais satélites de sensoriamento remoto, eles possuem o objetivo de criar uma imagem de qualidade equivalente; portanto, a maneira como os satélites são calibrados é fundamental.
Primeiro, é preciso calibrar todos os sensores a bordo do satélite que permitem apontá-lo com precisão para a Terra, são sensores como os magnetômetros (que medem o campo magnético da Terra), giroscópios (que medem a taxa de rotação do satélite), rastreadores solares (que medem a direção do sol), rastreadores de estrelas (que medem a orientação com base nas estrelas) e até mesmo o telescópio de imagem.
O telescópio de imagem capta dados precisos de ângulos de todos os outros sensores. Assim, detecta cada mudança minuciosa, como divergências de alinhamento e outras variações causadas pelo lançamento ou mudanças de temperatura. Ao longo do lançamento de mais de 300 satélites, a Planet criou procedimentos automatizados para coletar e calibrar esses dados do sensor. Mais detalhes sobre esse processo podem ser encontrados aqui.
Dando sequência no processo de calibração, é preciso comparar as leituras de cada satélite e verificar sua precisão ao coletar dados. Uma imagem do mesmo local variará com base nas propriedades exclusivas do sensor e nos filtros de cada satélite, quais foram as condições atmosféricas sobre o alvo, quanto tempo o telescópio está no espaço, a temperatura do sensor e muitos outros fatores. Ser capaz de corrigir essas fontes de erro de medição é crucial se você deseja medir características físicas da Terra através de imagens do espaço (por exemplo, nosso produto analítico de refletância de superfície).
Por fim, uma vez calibrado, o desempenho de coleta de imagens de cada satélite é rastreado ao longo do tempo e recalibrado de forma autônoma a cada mês para garantir que qualquer desvio ou degradação sejam reparados.
Primeira luz e o caminho da produção
Embora muitas imagens sejam tiradas para uso interno durante o comissionamento, é somente após a conclusão das calibrações e atualizações de software que a Planet pode produzir produtos de imagens. O foco muda dos satélites para as imagens reais que nossos clientes terão acesso; portanto, esse estágio inclui verificações de garantia de qualidade das imagens e dos metadados associados, testes de ponta a ponta do fluxo de produção de imagens (todo o software que obtém uma imagem, desde a estação terrestre até a plataforma voltada para o cliente) e coletando o feedback real do cliente por meio de um Programa de Acesso Antecipado.
Os satélites da série Flock 4p de Super Doves, lançados no final do ano passado, terminarão esta etapa de ajustes finais em breve. No entanto, seus dados já estão disponíveis para um subconjunto de clientes Planet, do Programa de Acesso Antecipado, antes de uma liberação mais ampla para todos os clientes das imagens Planetscope.
Ao longo de 2020, continuaremos lançando novas séries de satélites Super Doves e migraremos gradualmente nossos usuários do Dove Classic de 3 e 4 bandas e do RapidEye de 5 bandas para produtos interoperáveis criados a partir das 8 bandas dos novos Super Dove, além de atualizar nosso conjunto de dados de monitoramento global para incluir todas as 8 bandas espectrais.
Todo novo Super Dove que lançarmos percorrerá o processo descrito acima, passando pelo comissionamento e calibração, antes de começar a trabalhar para contribuir à missão da Planet de imaginar o mundo inteiro todos os dias e tornar os dados acessíveis e acionáveis.
Todos os dias a Planet constrói um registro global de longo prazo de dados de séries temporais. Nós, da Santiago & Cintra Consultoria estamos incrivelmente empolgados ao ver as ideias que nossos clientes e parceiros coletarão a partir dos dados do Super Dove daqui para frente.
