Avaliação da Compatibilidade Eletromagnética em Satélites da Constelação Lusíada

Como o ISQ apoiou a LusoSpace na qualificação eletromagnética dos primeiros satélites comerciais 100 % portugueses, garantindo a validação funcional dos satélites e o cumprimento das janelas de lançamento da SpaceX no âmbito da Agenda Mobilizadora New Space Portugal.

INTRODUÇÃO: O CONTEXTO

Cliente e enquadramento da missão

A LusoSpace, fundada em 2002 e sediada em Lisboa, é a primeira empresa portuguesa a colocar um satélite comercial em órbita terrestre. Liderada pelo seu fundador e CEO Ivo Vieira, a empresa tem mais de 20 anos de tradição no desenvolvimento de produtos e subsistemas para o setor espacial, com um portfólio que inclui sensores de posicionamento magnético, soluções de realidade aumentada para integração de satélites e participação em mais de 20 missões espaciais, entre as quais a missão JUICE, da Agência Espacial Europeia (ESA), com chegada prevista a Júpiter em 2031.

O projeto que enquadra este caso de estudo é a Constelação Lusíada: uma rede de 12 nanossatélites em órbita baixa terrestre (LEO), operando em VHF Data Exchange System (VDES) e Automatic Identification System (AIS), e concebida para revolucionar a monitorização do tráfego marítimo global, o designado «Waze dos oceanos». Trata-se de um projeto de €15 milhões, dos quais €10 milhões são financiados pelo Plano de Recuperação e Resiliência (PRR) ao abrigo da Agenda Mobilizadora New Space Portugal, e cuja primeira fase já colocou cinco satélites em órbita: o PoSAT-2, lançado a 14 de janeiro de 2025, e os satélites Camões, Pessoa, Saramago e Agustina, lançados a 30 de março de 2026, todos a bordo de foguetões Falcon 9 da SpaceX.

Canais digitais do cliente

  • Website institucional: https://www.lusospace.com
  • LinkedIn: https://www.linkedin.com/company/lusospace/

Contexto tecnológico e competitivo

A LusoSpace caracteriza-se por ciclos de desenvolvimento curtos, custos pressionados e janelas de lançamento rígidas operadas por terceiros (SpaceX, Arianespace, ISRO). Cada falha em ensaios de qualificação representa risco direto de perda de slot orbital, com penalizações financeiras significativas e atrasos de meses na entrada em serviço.

Objetivo da colaboração ISQ × LusoSpace

A LusoSpace e o ISQ, parceiros na Agenda Mobilizadora New Space Portugal, conduziram em conjunto a campanha de ensaios de qualificação eletromagnética dos satélites VDES, com o duplo objetivo de assegurar a operacionalidade dos sistemas no ambiente eletromagnético hostil do espaço e de demonstrar conformidade com os requisitos normativos europeus para o espaço (ECSS, European Cooperation for Space Standardization). A campanha foi conduzida no LABCEM – Laboratório de Compatibilidade Eletromagnética integrado nos LEEQUE (Laboratórios de Ensaios em Equipamentos Elétricos) do ISQ, maior infraestrutura técnica em Portugal acreditada pelo IPAC ao abrigo da norma NP EN ISO/IEC 17025 e referência nacional na avaliação EMC para setores críticos: aeroespacial, militar, automóvel, ferroviário, telecomunicações e dispositivos de deteção, intrusão e controlo de acessos. A colaboração insere-se na Agenda Mobilizadora New Space Portugal.

DESAFIO: O PROBLEMA A RESOLVER

A operação fiável de um satélite em órbita terrestre baixa depende criticamente da sua capacidade de funcionar no respetivo ambiente eletromagnético sem provocar interferências aos sistemas vizinhos e sem ser perturbado por fontes externas, uma propriedade global designada por compatibilidade eletromagnética (EMC). No caso dos satélites VDES da Constelação Lusíada, este desafio assume contornos particularmente exigentes pelos seguintes motivos:

Densidade eletromagnética intra-satélite

Cada nanossatélite VDES integra, num volume reduzido (na ordem dos decímetros cúbicos), vários subsistemas eletromagneticamente ativos: payload de comunicações VHF (AIS/VDES) com antenas dedicadas, sistema de gestão de energia (PCDU), sistema de controlo de atitude e órbita (AOCS), computador de bordo, transponder de telemetria/telecomando em banda S/UHF. A coexistência destes elementos em proximidade física eleva o risco de autointerferência, tanto conduzida (através do arnês de alimentação e sinal) como radiada (acoplamento campo a campo), com potencial degradação do sinal útil VDES, perda de pacotes ou bloqueio de comandos.

Ambiente eletromagnético externo: lançamento e órbita

Durante a fase de lançamento a bordo do Falcon 9, o satélite é exposto ao ambiente eletromagnético do lançador (campos radiados pelos sistemas de bordo do veículo, descargas de cargas estáticas acumuladas durante a subida atmosférica e transitórios de comutação). Já em operação na órbita LEO a cerca de 500 km de altitude, soma-se o efeito de spacecraft charging, acumulação de carga eletrostática na superfície e no volume do satélite por interação com o plasma ionosférico, que pode originar descargas eletrostáticas (ESD) capazes de danificar componentes eletrónicos sensíveis ou de provocar latch-up em circuitos digitais.

Confirmou‑se ainda, nos laboratórios do ISQ, que o satélite dispõe da sensibilidade de receção e da potência necessárias para comunicar no destino orbital, atestando a sua operacionalidade e prontidão para lançamento.

Janela de lançamento e pressão temporal

A reserva de capacidade no Falcon 9 é contratualizada com janelas estritas: qualquer não conformidade detetada tardiamente no satélite implica perda da janela e adiamento do lançamento por meses, com custos diretos elevados e impacto reputacional na cadeia de financiamento PRR. A LusoSpace necessitava, por isso, de um parceiro nacional capaz de executar a campanha EMC com rigor, rapidez e capacidade de pré-conformidade, ou seja, identificar e mitigar não conformidades em fase precoce, evitando reprovações no ensaio de qualificação final.

Síntese dos desafios do cliente (pain points)

  • Risco de autointerferência entre payload VDES e subsistemas de bordo, com potencial degradação do sinal útil de comunicações.
  • Necessidade de demonstrar o cumprimento dos requisitos de transmissão e receção RF que validam o seu funcionamento na órbita final.
  • Janela de lançamento SpaceX inegociável: zero margem para reprovações tardias no ensaio de qualificação.
  • Inexistência, no histórico nacional, de campanhas EMC qualificadas para satélites comerciais, necessidade de construir o caso-base português.
  • Restrições orçamentais típicas, as quais impedem a deslocalização da campanha para laboratórios estrangeiros.

SOLUÇÃO: A ESTRATÉGIA E EXECUÇÃO

O LABCEM – Laboratório de Compatibilidade Eletromagnética integrado nos LEEQUE (Laboratórios de Ensaios em Equipamentos Elétricos) do ISQ, desenhou e executou uma campanha de avaliação EMC estruturada em cinco fases: planeamento e tailoring normativo, ensaios de pré-conformidade, campanha de qualificação formal, análise e mitigação de não conformidades e emissão da documentação de verificação.

Fase 1 – Planeamento e tailoring normativo

A campanha iniciou-se com a definição conjunta dos requisitos normativos internacionais:

  • EMC Control Plan – definição da abordagem, métodos, procedimentos, recursos e organização da campanha.
  • Electromagnetic Effects Verification Plan (EMEVP) – especificação dos processos, análises e ensaios de verificação aplicáveis.
  • Tailoring específico da norma para o perfil de missão LEO/VDES, ajustando limites e métodos às características reais do satélite.

O LABCEM disponibilizou a sua experiência consolidada em ensaios EMC para setores críticos, onde se incluem trabalhos recentes na indústria aeroespacial e de defesa, designadamente o projeto Gavião (estudo e caracterização de materiais para incorporação na zona 3 de LS de uma aeronave comercial), o projeto AeroNext (desenvolvimento e planeamento de ensaios de qualificação e certificação de um drone à escala real) e o projeto HVT Hera (certificação de uma aeronave de nova geração com base em combustão a hidrogénio), garantindo que o EMEVP refletia as melhores práticas europeias adaptadas à realidade industrial nacional.

Fase 2 – Ensaios de pré-conformidade

Antes da qualificação formal, foi executada uma bateria de ensaios de pré-conformidade com o objetivo de detetar e corrigir não conformidades em fase precoce, minimizando o risco de reprovação no ensaio final. Esta abordagem estruturada acompanha integralmente as fases de desenvolvimento, verificação e validação do produto, e é uma das competências distintivas do LABCEM.

Fase 3 – Campanha de qualificação formal

A campanha de qualificação formal foi executada em ambiente controlado nas câmaras anecoica e blindada do LABCEM, infraestrutura única em Portugal acreditada pelo IPAC ao abrigo da norma NP EN ISO/IEC 17025. Os ensaios realizados refletem o conjunto canónico de métodos dos requisitos normativos internacionais:

Ensaios de emissão

  • CE – Conducted Emissions: medição de emissões conduzidas em linhas de potência e sinal, na gama de 30 Hz a 100 MHz, com utilização de redes LISN (Line Impedance Stabilization Network) com as características requeridas pelos requisitos normativos.
  • RE – Radiated Emissions: medição de campo elétrico e magnético radiado pelo satélite em ambiente anecoico, cobrindo gamas tipicamente entre 30 Hz e 18 GHz, com particular atenção às harmónicas das frequências VDES e às bandas de comunicação do lançador Falcon 9.
  • DC magnetic field: medição do campo magnético DC residual do satélite, relevante para a estabilidade do sistema de controlo de atitude (AOCS) e para missões coexistentes na constelação.

Ensaios de imunidade (suscetibilidade)

  • CS – Conducted Susceptibility: injeção de perturbações conduzidas (sinusoidais, transitórias e em modo comum/diferencial) nas linhas de alimentação e sinal, verificando a manutenção do desempenho funcional dentro das tolerâncias especificadas.
  • RS – Radiated Susceptibility: exposição do satélite a campos eletromagnéticos radiados de intensidade controlada, cobrindo as gamas correspondentes ao ambiente eletromagnético do Falcon 9 e do plasma orbital.
  • ESD – Electrostatic Discharge: ensaios de descarga eletrostática (com acoplamento direto e indireto) representativos do fenómeno de spacecraft charging em órbita LEO, em conformidade com os requisitos normativos internacionais.

Verificações complementares

  • Bonding e grounding – verificação de continuidade elétrica entre estruturas metálicas e referências de massa, condição essencial para o desempenho EMC global.
  • Cálculo da Electromagnetic Interference Safety Margin (EMISM) – comparação entre os níveis de ruído medidos e os limiares de suscetibilidade nos pontos críticos do sistema, de modo a garantir margem adequada.

Fase 4 – Análise, mitigação e reteste

As não conformidades identificadas em pré-conformidade foram analisadas pela equipa técnica do ISQ em articulação com a engenharia da LusoSpace, dando origem a propostas concretas de mitigação:

  • Adição de filtros EMI dedicados em linhas críticas (filtros LC, ferrites, condensadores de bypass).
  • Reforço de blindagem em cablagens e harnesses sensíveis.
  • Redesenho de routing de massa (grounding) para eliminar laços de terra (ground loops).
  • Otimização do layout de antenas para reduzir acoplamento com payload e estruturas próximas.

Após implementação das medidas, foram conduzidos ensaios de reteste para validação da eficácia da mitigação e confirmação da conformidade integral com os requisitos normativos internacionais.

Fase 5 – Documentação de verificação (EMEVR)

A campanha foi encerrada com a emissão do Electromagnetic Effects Verification Report (EMEVR), documento formal que consolida os resultados de todos os ensaios, justifica conformidades e riscos residuais, e constitui o entregável de referência para a comunidade de partes interessadas (LusoSpace, ESA, parceiros do consórcio da Agenda Mobilizadora New Space Portugal e operadores do lançador SpaceX).

RESULTADOS: A PROVA DE VALOR

A campanha de avaliação EMC executada pelo ISQ produziu resultados tangíveis em três planos: conformidade normativa, indicadores técnicos e impacto operacional / de negócio.

Conformidade normativa atingida

  • Conformidade integral com os requisitos de transmissão e receção definidos para o satélite.
  • Emissão do Electromagnetic Effects Verification Report (EMEVR) aceite pelas partes interessadas do consórcio.
  • Conformidade demonstrada com as normas aplicáveis.

Vantagens de realizar o serviço no ISQ

A execução da campanha em laboratório nacional acreditado representou, face à alternativa de qualificação em laboratórios internacionais: redução significativa do tempo total de qualificação e redução substancial dos custos logísticos de transporte e seguro, mantendo equivalência integral de rigor normativo.

Impacto no negócio e conformidade

  • Cumprimento da janela de lançamento SpaceX Falcon 9: o PoSAT-2 foi lançado a 14 de janeiro de 2025 e os quatro satélites Camões, Pessoa, Saramago e Agustina a 30 de março de 2026, todos sem qualquer atraso atribuível a não conformidade EMC.
  • Operação nominal em órbita: a validação pré‑lançamento da qualidade de emissão e receção de cada satélite, confirmada em serviço pela manutenção da qualidade do sinal VDES e pela ausência de eventos atribuíveis a interferência eletromagnética interna ou externa.
  • Mitigação de risco regulatório: a conformidade documentada elimina o risco de bloqueio regulatório à operação dos satélites e suporta a candidatura a contratos institucionais europeus, incluindo as iniciativas de duplo uso com a Marinha Portuguesa para utilização do canal VDES como meio soberano de comunicações encriptadas.
  • Continuidade operacional da constelação: validação da metodologia ISQ para os restantes 7 satélites previstos da Constelação Lusíada, garantindo previsibilidade técnica até à conclusão prevista da constelação.
  • Soberania tecnológica nacional: demonstração inequívoca da capacidade portuguesa para qualificar integralmente, em território nacional, satélites comerciais. Foi um marco estruturante para o ecossistema Agenda Mobilizadora New Space Portugal e para futuros projetos de constelações nacionais.

CONCLUSÃO

A parceria entre a LusoSpace e o ISQ na avaliação da compatibilidade eletromagnética dos satélites da Constelação Lusíada é um caso paradigmático do que a engenharia portuguesa pode entregar quando articula competência técnica madura, infraestrutura laboratorial acreditada e capacidade de resposta industrial.

Confrontada com o desafio de qualificar, em janelas temporais inegociáveis e em conformidade integral com os requisitos normativos europeus, satélites destinados ao primeiro serviço comercial português de monitorização marítima por satélite, a LusoSpace encontrou no LABCEM um parceiro capaz de executar a campanha EMC completa, desde o EMC Control Plan até ao Electromagnetic Effects Verification Report, em laboratório nacional acreditado pelo IPAC ao abrigo da NP EN ISO/IEC 17025.

O resultado fala por si: cinco satélites já em órbita, lançamentos cumpridos sem desvio nas datas SpaceX, conformidade normativa demonstrada, operação nominal em LEO. Mais do que isso: o caso estabelece o referencial nacional para a qualificação eletromagnética de hardware espacial, abrindo caminho aos restantes satélites da constelação e a futuras missões da indústria portuguesa do espaço.

Chamada à ação

Tem um projeto que exige qualificação eletromagnética em ambiente exigente: espacial, aeronáutico, ferroviário, automóvel ou industrial?

Ficha Técnica do Projeto

  • Cliente: LusoSpace, S.A.
  • Setor: Aeronáutica & Espaço
  • Projeto: Constelação Lusíada (12 satélites VDES/AIS)
  • Ativos qualificados: PoSAT-2 + Camões + Pessoa + Saramago + Agustina (5 satélites)
  • Lançadores: SpaceX Falcon 9
  • Datas de lançamento: * 14 jan 2025 (PoSAT-2) | 30 mar 2026 (Camões/Pessoa/Saramago/Agustina)
  • Laboratório executante: LABCEM – Laboratório de Compatibilidade Eletromagnética (integrado nos LEEQUE – Laboratórios de Ensaios em Equipamentos Elétricos do ISQ)
  • Acreditação: NP EN ISO/IEC 17025 (IPAC)
  • Enquadramento: Agenda Mobilizadora New Space Portugal