Nokia, 4G na Lua e como a NASA se comunica com suas sondas

Embora todo mundo associe a Nokia a tecnologia, e 4G seja avançada, etc ninguém associa a empresa com espaço, a Finlândia não tem exatamente um grande programa espacial, mas mesmo assim ela será fundamental na futura exploração lunar.

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Depois de se perder completamente com o projeto do foguete SLS, que vem se arrastando por anos e custa uma fortuna muito maior do que os orçamentos mais desvairados previram, a NASA resolveu botar o pé no freio, e seu programa lunar está sendo feito de forma diferente.

Agora as empresas são contratadas para tarefas específicas, com metas de prazo e qualidade, e principalmente, preço fixo. Mais ainda: São tarefas limitadas, dentro da área de expertise de cada empresa.

Na parceria público-privada Tipping Point, a NASA alocou US$350 milhões para vários projetos, e agora foram divulgados os vencedores. A SpaceX vai ganhar US$53.2 milhões para demonstrar a transferência de 10 toneladas de oxigênio líquido entre tanques em uma Starship em órbita. A Sierra Nevada Corporation vai ganhar US$2.4 milhões para desenvolver um equipamento que usando metano consiga extrair oxigênio do solo lunar.

A lista é bem grande, mas a mais curiosa é a missão da Nokia America, na figura do seu braço de pesquisa, o Bell Labs: Eles receberam US$14.1 milhões para desenvolver uma rede LTE/4G que funcione no espaço, mais especificamente na Lua.

A princípio, por mais que a gente não acredite nos críticos da privatização que dizem que as operadoras não vão cobrir áreas com poucos usuários, a Lua não é um lugar com muita demanda de conectividade celular, mas isso vai mudar.

Até hoje a NASA cuidou de todas as partes de seus sistemas de comunicação. O Programa Apollo usava um sistema integrado em Banda-S que mandava em um sinal só televisão, telemetria a 51Kbps, voz, faróis de localização, etc. Como backup havia link VHF entre os astronautas no solo e o no módulo de comando, e entre eles e o jipe lunar.

A desvantagem é que assim como Ruby, o sistema não escala. Funciona com dois astronautas e alguns experimentos, mas não fornece comunicação ponto-a-ponto. Um sinal precisaria ser enviado para a Terra e retransmitido para a Lua, gerando um delay de 3 segundos, acabando com a esperança de gamers lunares, mesmo local.

A proposta da Nokia é simplificar essa comunicação. Usando protocolos agnósticos e a boa e velha tecnologia Nokia 4G, um robô poderá se comunicar com uma base lunar, ao mesmo tempo em que um astronauta sobe um post pro Instagram, e um telescópio automático faz upload de dados para um servidor local.

Claro, não é tão simples quanto espetar uma torre, os equipamentos precisam ser preparados para sobreviver às extremas temperaturas lunares, que vão de -173C a 127C, fora a radiação ambiente. Felizmente a Nokia já detém a tecnologia para construir o 3310, é só fazer um bem grande e proteger o hardware dentro dele.

Aqui outro problema: Como a Lua é bem menor que a Terra, o horizonte fica bem mais próximo, 2.43Km versus 5.6Km na Terra. Isso significa que uma antena teria um alcance bem menor. Felizmente a própria Lua traz a solução: Com 1/6 da gravidade terrestre, a Nokia pode construir torres bem mais altas, uma torre de 300 metros teria mais de 32Km de alcance.

A fórmula é extremamente simples: A distância até o horizonte equivale à raiz quadrada da altura do observador multiplicada por duas vezes o raio do planeta mais a altura)

Como a Lua tem 1737100 metros de raio e nossa torre tem 300 metros de altura, a distância atingida é de 32285,44564 metros. Na Terra o alcance seria de 61Km.

32Km parece pouco mas é suficiente para cobrir toda a cidade do Rio de Janeiro. Talvez minha estimativa seja até ambiciosa, as torres  Nokia 4G nem precisarão ser tão altas, mas se decidirem usar uma só ao invés de várias, não há problema.

Com baixa gravidade, sem ventos ou terremotos essas torres podem ser excepcionalmente frágeis.

Uma ou mais torres, ligadas a ERBs (Estação Rádio-Base) poderão cuidar de todo o tráfego local, selecionar o que é DDI (Discagem Direta Interplanetária), transmitindo e recebendo sinais da Terra, otimizando as conexões locais, mas isso é só o começo.

Hoje o sistema de comunicação de espaço profundo da NASA, a Deep Space Network é formado de antenas espalhadas pelo mundo e sondas espaciais. São três instalações, uma em Goldstone, EUA, outra em Madri, Espanha, e a última em Canberra, Austrália. Juntas elas conseguem prover cobertura total para as missões no espaço profundo.

Cada conjunto consegue receber dados de até quatro sondas ao mesmo tempo, se estiverem na mesma região, tipo Marte. Já o uplink é individual. É normal os projetos fazerem fila para se comunicar com a Terra, e isso tende a piorar com o aumento de missões. AH sim eu falei que as antenas estão ficando velhas e não há planos pra trocá-las?

E Em Marte

Os robôs marcianos possuem capacidade de comunicação direta com a Terra, em baixa velocidade, ou através das sondas orbitais como o Mars Reconnaissance Orbiter, mas do mesmo jeito, é um gargalo.

Os robôs só conseguem falar com o MRO quando ele está acima do horizonte, e mesmo assim um de cada vez. Quando tivermos mais missões simultâneas, o MRO não dará conta.

O tamanho de Marte por sua vez torna inviável a solução de torres de celular. Idealmente será preciso uma constelação de satélites provendo links de comunicação, com isso missões em toda parte do planeta serão atendidas, com os dados podendo ser concentrados em estações em terra, digo, em Marte, e posteriormente transmitidos para nosso planeta. Coincidentemente o Starlink da SpaceX é basicamente isso.

O valor alocado para a Nokia, claro, é para uma fase preliminar do projeto, o custo de desenvolvimento e implantação será bem maior, e novas fases serão anunciadas. A expectativa é que a NASA começa a colonizar a Lua a sério, com uma base permanente por volta de 2028, e sim, até lá a tecnologia Nokia 4G já estará obsoleta. A empresa já disse que migrarão eventualmente para o 5G.

A Nokia será bem-sucedida? Com certeza, eles conhecem o Caminho do Samurai!