O que é um CanSat: anatomia e funcionamento

O formato que define a plataforma

O CanSat parte de uma restrição física simples: todo o sistema tem de caber numa lata de 330 ml. Na referência europeia, isso traduz-se em 66 mm de diâmetro e 115 mm de altura, com massa máxima de 350 g. Sensores, bateria, rádio, computador e carga útil repartem esse volume. A dificuldade não está em escolher componentes, mas em fazê-los coexistir sem interferências e sem exceder a massa ou o consumo.

A designação satélite é funcional, não orbital. Um CanSat sobe integrado num foguete, balão ou drone e desce de paraquedas, mas cumpre o ciclo completo de uma missão espacial: recolher dados, transmiti-los para terra e recuperar o registo. É essa semelhança de processo, e não a escala, que dá valor ao formato.

Há duas famílias mecânicas. O corpo cilíndrico único aproveita o envelope da lata e imprime-se numa peça, com tampas nas extremidades. O chassis empilhado usa discos ou bandejas separadas por colunas, o que facilita a montagem e o acesso, mas desperdiça volume em cada interface. A primeira opção é mais leve, a segunda é mais fácil de manter.

Os cinco subsistemas obrigatórios

Qualquer CanSat, independentemente do kit de origem, organiza-se em cinco blocos com fronteiras claras. A separação permite testar cada bloco isoladamente antes da integração final e isolar avarias durante o voo.

• Estrutura: fixa os componentes, define o volume útil e protege a eletrónica no impacto.
• Energia: bateria, regulação e proteção contra descarga profunda.
• Computação: microcontrolador que lê sensores, formata tramas e grava em memória.
• Comunicações: rádio e antena que entregam a telemetria à estação de terra.
• Carga útil: o experimento que justifica a missão e produz os dados científicos.

O erro mais comum em primeiros projetos é tratar a carga útil como apêndice. Na prática, é ela que impõe requisitos de energia, volume e ritmo de amostragem a todos os outros blocos.

Estrutura e volume útil

A estrutura típica combina um corpo cilíndrico impresso em 3D, tampas roscadas ou aparafusadas e uma bandeja interna que fixa a eletrónica. PLA e PETG dominam: o primeiro é rígido e fácil de imprimir, o segundo resiste melhor ao calor e ao impacto.

O interior útil raramente passa de 60% do volume nominal, porque paredes, fixações e folgas de montagem consomem espaço. Vale a pena desenhar a estrutura depois de fixar placa e bateria, e não o contrário. Imprimir uma maquete oca e testá-la com peças reais evita refazer o modelo definitivo.

Paredes de 1,2 a 1,8 mm com três perímetros resolvem a maioria dos casos. O compromisso entre rigidez, massa e tempo de impressão está descrito em estrutura e impressão 3D, incluindo o efeito da orientação das camadas.

Carga útil: a missão científica

A carga útil distingue um projeto de outro. Pode medir qualidade do ar, radiação, campo magnético, pressão diferencial ou imagem do terreno. O requisito é produzir dados interpretáveis durante os poucos minutos de descida.

Uma descida de 8 a 10 minutos a 1 Hz gera 480 a 600 amostras por canal, suficientes para um perfil vertical. Sensores lentos, como os de CO2, precisam de aquecimento e estabilização antes do lançamento. Por isso a energia tem de cobrir o tempo de espera no terreno, não apenas o voo.

Ao escolher sensores, três números decidem mais do que a ficha técnica completa: resolução, tempo de resposta e consumo. Um sensor de alta resolução mas lento não serve para detetar o embate; um sensor rápido e ruidoso obriga a filtrar e perde informação. A carga útil deve nascer da pergunta científica, não do catálogo.

Energia, massa e orçamento

A soma tem de deixar margem. Um CanSat de 350 g com 330 g medidos no laboratório falha a inspeção assim que se acrescenta fita, parafusos ou um sensor de última hora. A regra prática é fechar o desenho com 10% de folga de massa e 30% de folga de energia.

Uma célula de lítio de 3,7 V com 800 mAh guarda cerca de 3 Wh, o suficiente para uma hora de operação a 2 W médios. Como o rádio consome em picos, a bateria tem de suportar corrente instantânea e o regulador tem de manter a tensão sem cair abaixo do limiar de reinício. O cálculo faz-se em energia, não em capacidade nominal.

Descida, telemetria e recuperação

A descida concentra o risco. O paraquedas estabiliza a velocidade entre 8 e 11 m/s, o que dá tempo útil de telemetria e mantém a energia de impacto dentro do que a estrutura suporta. Acima de 12 m/s, a probabilidade de danos na eletrónica cresce depressa.

O rádio transmite a 1 Hz quadros curtos, com posição, pressão, temperatura e estado da bateria. A ligação a 868 MHz é a escolha comum na Europa, com potência e ciclo de trabalho limitados por regulamento. A memória local funciona como seguro: se a antena falhar, o voo não se perde.

Depois do embate começa a recuperação. Um sinal intermitente de baixa potência, emitido durante horas, permite encontrar a plataforma em vegetação alta. Antes de fechar a estrutura, confirme que a antena continua desobstruída com o CanSat deitado de lado, que é a posição em que vai ficar no solo.

O que a escala ensina

O valor do formato está na compressão. Um satélite real tem margens, redundância e anos de testes; aqui tudo isso existe em miniatura, com consequências imediatas. Uma antena mal sintonizada degrada a ligação, um regulador subdimensionado reinicia o computador a meio da descida, uma tampa mal fixada abre no impacto.

Dominados o formato, os subsistemas e os orçamentos, o passo seguinte é escolher sensores e desenhar a trama de telemetria, como se explica em sensores e telemetria. A atenção passa dos milímetros para os bytes.