Engenheiros da NASA estão explorando como a tecnologia usada nas redes de celulares existentes pode apoiar a próxima geração da aviação. Em abril e maio deste ano, pesquisadores do Centro de Pesquisa Glenn da NASA em Cleveland construíram dois sistemas de rádio especializados para estudar como a tecnologia de rede celular de quinta geração, conhecida como 5G, pode lidar com as demandas das comunicações dos táxis aéreos elétricos.
“O objetivo desta pesquisa é entender como as redes de telefonia celular sem fio poderiam ser aproveitadas pela indústria da aviação para possibilitar novas fronteiras nas operações de aviação”, disse Casey Bakula, pesquisador-chefe do projeto. “As descobertas deste trabalho podem servir como um modelo para futuros provedores de redes de comunicação de aviação, como provedores de navegação por satélite e empresas de telecomunicações, e ajudar a orientar o plano da Administração Federal de Aviação (FAA) para os futuros requisitos de redes de mobilidade aérea avançadas nas cidades.”
Em vez de desenvolver padrões totalmente novos para as comunicações de táxis aéreos, a NASA está analisando se a indústria da aviação poderia aproveitar o conhecimento, a experiência e os investimentos feitos pela indústria de telefonia celular para o desenvolvimento de redes de aviação confiáveis, seguras e escaláveis. Se as redes 5G pudessem fornecer uma “solução de 80%” para o desafio, os pesquisadores poderiam se concentrar em identificar os 20% restantes que precisariam ser adaptados para atender às necessidades da indústria de táxis aéreos.
As redes 5G podem gerenciar muitos dados ao mesmo tempo e têm um atraso de transmissão de sinal muito baixo em comparação com os sistemas de satélite, o que as torna ideais para fornecer dados de localização entre aeronaves em espaço aéreo urbano movimentado. Antenas terrestres e redes nas cidades podem ajudar as aeronaves a permanecerem conectadas enquanto voam sobre edifícios, tornando os voos urbanos mais seguros.
Para realizar seus testes, os pesquisadores da NASA criaram um sistema que atende aos padrões 5G atuais e permitiria melhorias futuras no desempenho. Eles colocaram um rádio na aeronave Pilatus PC-12 da agência e instalaram outro rádio no telhado do prédio da Glenn’s Aerospace Communications Facility. Com uma licença experimental da FAA para realizar voos, a equipe testou as transmissões de sinal usando uma banda de radiofrequência que a Comissão Federal de Comunicações dedicou para testes seguros de drones e outros sistemas de aeronaves não tripuladas.
Durante os testes, o PC-12 da NASA voou em vários padrões de voo perto de Glenn. A equipe usou alguns dos padrões de voo para medir como o sinal poderia enfraquecer à medida que a aeronave se afastava da estação terrestre. Outros padrões se concentraram em identificar áreas onde edifícios próximos poderiam bloquear os sinais, causando potencialmente interferência ou zonas mortas. A equipe também estudou como o ângulo e a posição da aeronave em relação à estação terrestre afetavam a qualidade da conexão.
Esses testes iniciais proporcionaram à equipe da NASA a oportunidade de integrar seu novo banco de testes de rádio de banda C à aeronave, verificar sua funcionalidade básica e o funcionamento da estação terrestre correspondente, bem como refinar os procedimentos de teste da equipe. A conclusão bem-sucedida dessas atividades permite que a equipe comece a pesquisar como os padrões e tecnologias 5G poderiam ser utilizados nas bandas de aviação existentes para fornecer serviços de comunicação ar-terra e aeronave-aeronave.
Além de cumprir esses objetivos iniciais do teste, a equipe também registrou e verificou a presença de modulação da hélice. Trata-se de uma forma de degradação do sinal causada pelas pás da hélice da aeronave, que bloqueiam parcialmente os sinais de rádio à medida que giram. O efeito se torna mais significativo à medida que as aeronaves voam em altitudes mais baixas, onde se espera que os táxis aéreos operem. A configuração da estrutura da aeronave e o número de hélices em alguns dos novos modelos de táxis aéreos podem causar um aumento nos efeitos da modulação da hélice, então a equipe identificou isso como um tema para pesquisas futuras.
A pesquisa da NASA fornecerá dados de desempenho de referência que a agência compartilhará com a FAA e o setor de mobilidade aérea avançada da indústria da aviação, que explora novas opções de transporte aéreo. Pesquisas futuras da indústria podem se concentrar em questões como velocidades máximas de dados, relações sinal-ruído e sincronização entre aeronaves e sistemas terrestres. Os pesquisadores poderão usar os dados de referência da NASA para medir o potencial de novas mudanças ou recursos para os sistemas de comunicação.
Este trabalho é liderado pelo projeto Air Mobility Pathfinders da NASA, no âmbito do Programa de Operações e Segurança do Espaço Aéreo, em apoio à missão Advanced Air Mobility da NASA.
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