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Jornada Espacial 2018 - Cubesats: o que são e pra que servem

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Slides da XVI Jornada Espacial

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Jornada Espacial 2018 - Cubesats: o que são e pra que servem

  1. 1. 1
  2. 2. Cubesats: o que são e para que servem 2 Christopher Shneider Cerqueira chris@ita.br / http://www.cscerqueira.com.br • Eng. Computação na UNIFEI • Dr. e MSc. Eng. e Ger. de Sistemas Espaciais no INPE • Professor do Departamento de Sistemas Aeroespaciais do ITA
  3. 3. 3 O que é um CubeSat? Missões Espaciais? Uso Pedagógico? INPE’s CTEE
  4. 4. O que são CubeSats? 4
  5. 5. mas antes... O que são satélites? 5
  6. 6. Satélites • Naturais •Artificiais 6
  7. 7. 7 Telescópio Hubble
  8. 8. Fazem parte de um Sistema Espacial Missão Espacial Sistema A Sistema B (Espacial) Lançador Estações Satélites Sistema C 8 Necessidades
  9. 9. Satélites podem ser classificados por massa 9 Geralmente geoestacionários, e observação do espaço. http://www.amsat.org/?page_id=1869 Geralmente militares, científicos, e observação da terra. Geralmente científicos, provas de conceito, e educacionais. TendênciaNote: Existem partes que são fisicamente não miniaturizáveis.
  10. 10. Miniaturização 10 dt = 70 anos https://en.wikipedia.org/wiki/ENIAC ENIAC was announced in 1946 5,000 cycles per second
  11. 11. Miniaturização 11
  12. 12. voltando 12
  13. 13. Começou como um projeto de sala em 1999 13 http://www.jossonline.com/wp-content/uploads/2014/12/0101-Thinking-Outside-the-Box-Space-Science-Beyond-the- CubeSat.pdf
  14. 14. 14
  15. 15. Combinações de unidades de Cubesat 15 1U 1,5U 2U 3U 6U 8U 12U 18U https://www.ecm-space.de/index.php/launch-adapters-h/cubesat-sizes
  16. 16. Small Sats (até 10kgs) : 16 CubeSats TubeSats PocketQub CanSat https://asunow.asu.edu/20160406-creativity-asu-suncube-femtosat-space-exploration-for-everyone ASU's SunCube FemtoSat
  17. 17. Além de padronizar os satélites, padronizou-se a interface de transporte 17
  18. 18. Space Flight 18 http://www.spaceflight.com/wp-content/uploads/2015/05/SPUG-RevF.pdf
  19. 19. 19
  20. 20. 20
  21. 21. No mais... é um sistema computacional 21
  22. 22. 22
  23. 23. com padronização, vem a serialização... 23
  24. 24. “NOAA sees small sats as good gap fillers for weather system” 24 https://spacenews.com/noaa-sees-smallsats-as-good-gap-fillers-for-weather-system/
  25. 25. Planet Labs Opera ~200 satélites através de 30 estações de solo Constroem 40 satélites por semana. Uma foto do planeta todo por dia. 25
  26. 26. Planet Analytics 26
  27. 27. 27
  28. 28. 28
  29. 29. Resumindo: • Cubesat é uma categoria, padronizada de formato, de pequenos satélites. Proporcionando um mercado com concorrências ( x a típica “artesanalidade”) • Surgiram empresas, projetos, … • A unidade básica de cubesat é o U (10x10x10cm) • A padronização diminui o custo – “fly-learn-refly” • Habilitaram a criação de novas arquiteturas espaciais, especialmente constelações e enxames de satélites. • Hoje Cubesats estão mais profissionais que educacionais. 29
  30. 30. Reduzindo o CubeSat para educacional 30 PocketQub1/8 de CubeSat CubeSat ~$200k https://pocketqub.wordpress.com/standard/
  31. 31. Estado da Arte em Cubesats: https://sst-soa.arc.nasa.gov 31
  32. 32. Exemplos de Missões com Pequenos Satélites 32
  33. 33. Tipos de Missões • Usos típicos: • Teste de componentes espaciais • Ciência Espacial • Motivação para desenvolver novas tecnologias • Baixo custo (riscos experimentais) • Motivação Educacional para Estudantes (Missões com endLife de 2 anos) • Extras: • Espionagem (Terra / entre satélites) • Observação da terra • Constelação em Marte 33 http://ccar.colorado.edu/asen5050/projects/projects_2013/Naik_Siddhesh/Cubesats.html
  34. 34. QB50 • The QB50 mission demonstrates the possibility of launching a network of CubeSats built by Universities Teams all over the world to perform first-class science in the largely unexplored lower thermosphere. 34
  35. 35. MarCO - Mars Cube One • MarCO is an experimental capability that has been added to the InSight mission, • The two CubeSats will separate from the Atlas V booster after launch and travel along their own trajectories to the Red Planet. After release from the launch vehicle, MarCO's first challenges are to deploy two radio antennas and two solar panels. The high-gain, X-band antenna is a flat panel engineered to direct radio waves the way a parabolic dish antenna does. MarCO will be navigated to Mars independently of the InSight spacecraft, with its own course adjustments on the way. 35
  36. 36. QARMAN • QARMAN (led by the Von Karman Institute, Belgium): a 3-unit CubeSat mission to demonstrate re-entry technologies, particularly novel heatshield materials, a new passive aerodynamic drag stabilisation system, and the transmission of telemetry data during re-entry via data relay satellites in low-Earth orbit, due to be launched to/deployed from the International Space Station in 2018 36
  37. 37. InflateSail 37
  38. 38. Remover Lixo Espacial 38 https://www.surrey.ac.uk/surrey-space-centre/missions/removedebris
  39. 39. CubeSat Virtual Telescope • NASA engineers Neerav Shah and Phil Calhoun will realize a long-held ambition later this year when a Space-X launch vehicle deploys two tiny satellites that will fly in a precise formation to create, in effect, a single or “virtual” telescope benefitting a range of scientific disciplines. 39
  40. 40. 40
  41. 41. Projetos BR 41 Revista FAPESP
  42. 42. NANOSATC-BR1 42
  43. 43. SERPENS 43
  44. 44. AESP14 44
  45. 45. Tancredo - UbatubaSat 45
  46. 46. CONASAT • COnstelação de NAno SATélites • "objetiva oferecer uma opção tecnologicamente atualizada e a custos reduzidos para garantir a continuidade do SBCDA (Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais) , através de uma constelação de nano satélites, que possibilitem melhorias na qualidade do serviço, no que diz respeito à capacidade, abrangência geográfica e tempos de revisita" 46
  47. 47. ITASAT 47
  48. 48. SPORT 48 Dr. Joseph Huba and Dr. Glenn Joyce NRL Plasma Physics Division, SAMI3 Model
  49. 49. Revisão dos tamanhos 49 NANOSATC-BR2 Serpens CONASAT ITASAT SPORT ITASAT-2 NANOSATC-BR1 AESP14
  50. 50. Outras iniciativas, ex: Zenith 50 https://www.garatea.space
  51. 51. Uso pedagógico 51
  52. 52. Que tal cada escola ter seu próprio programa espacial? 52
  53. 53. 53 1983, o psicólogo do desenvolvimento americano Howard Gardner descreveu nove tipos de inteligência
  54. 54. Competências-chavepara coaprendizagemnaeradigital: fundamentos,métodoseaplicações 54
  55. 55. Disciplinas • Física • Cinemática, dinâmica, ótica, ondas, térmica • Matemática • Geometria, astronomia • História/Sociologia/Filosofia • Contexto, momentos importantes, debates • Química • Materiais, arranjos • Geografia/Biologia • Contexto, ambiente espacial e terrestre, o que observamos • Linguagens • Divulgação, publicidade, documentação técnica • Técnicas55
  56. 56. Projeto Transversal no Ensino Médio 56 Trivium Quadrivium
  57. 57. Projeto Transversal no Ensino Médio 57 Projeto Transversal Avicena
  58. 58. Estratégia evolutiva evolutiva 58 Divulgações • Gvnm • Profs. • Pop. • N. Prof. • Expectativas • “sem retorno” • Voo balão • Celular • Comm 3G • Aplicativos • Gestão de Req • Processo • Voo balão • femtoSat • SDR • Sist. Comp • Aplicativos • Adaptar a Realidade • Voo balão • femtoSat c/ Cam • Seg Solo two-way • Melhoras • Lançamento • CubeSat / CanSat • Seg Solo Completo • Melhorias
  59. 59. Kits educacionais 59
  60. 60. 60
  61. 61. EyasSat 61
  62. 62. 62
  63. 63. CUBESAT KIT 63 ▪ Plataforma didática para sala de aula e laboratório ▪ Principais funções de um nanosat ▪ Mesmas características físicas e elétricas de um CubeSat modelo de voo Alguns exemplos de atividades acadêmicas são o desenvolvimento de: ▪ Software embarcado ▪ Algoritmos de balanço de potência ▪ Payloads ▪ Protocolos de comunicação RF
  64. 64. Exemplo de impactos na sociedade de um programa espacial Caso Americano 64
  65. 65. Motivações para ir a Lua • Históricas • Superioridade Tecnológica • Físico/Matemático • A Lua é uma base para Marte • Químico/Geológico • Elementos raros na Lua, efeitos da radiação. • Social • “Ir a Lua” é um ideal motivador que se espalha na cultura, promovendo a ciência para futuras gerações e o alinhamento das melhores mentes de uma nação. 65
  66. 66. JFK –September 12 of 1962 “We choose to go to the moon. We choose to go to the moon in this decade and do the other things, not because they are easy, but because they are hard, because that goal will serve to organize and measure the best of our energies and skills, because that challenge is one that we are willing to accept, one we are unwilling to postpone, and one which we intend to win, and the others, too.” 66
  67. 67. Cartoon 67
  68. 68. Brinquedos 68 http://reflectionsonfilmandtelevision.blogspot.com/2012 /07/collectible-of-week-space1999-eagle-1.html
  69. 69. Arquitetura 69https://edition.cnn.com/style/article/radical-
  70. 70. Automóveis 70 http://oldconceptcars.com/exotic/exotic-rare-cars-astra-gnome-time-space-car-1956/
  71. 71. 71
  72. 72. Academicamente • 7 Pós-Graduações: • Astrofísica • Engenharia e Tecnologia Espaciais • Mecânica Espacial e Controle • Combustão e Propulsão • Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores • Engenharia e Gerenciamento de Sistemas Espaciais • Geofísica Espacial • Computação Aplicada • Meteorologia • Sensoriamento Remoto • Ciência do Sistema Terrestre 72
  73. 73. [Discentes] CTEE – Capacitação Tecnológica em Engenharia Espacial • Desde 2016 • Objetivos: • coordenar, projetar, fabricar e testar • potência, comunicação, computação de bordo, determinação e controle de atitude, estrutura e controle térmico. • Convergência de projetos • Disponibilização • para demanda interna • pública para universidades. • Divulgação científica: • oficina de CubeSats73 https://www.researchgate.net/project/CTEE-Capacitacao-Tecnica-em-Engenharia-Espacial
  74. 74. Plano Geral (vislumbre) 74 Alfa Beta Gama Delta Epsilon Zeta Eta Teta Divulgação Retorno Univ/IFs Retorno INPE
  75. 75. Oficina de CubeSats 75 Lázaro Aparecido Pires de Camargo Servidor INPE - CEA Aluno MSc. CSE – Tema OBC • Lúdico • Passar Conhecimentos Básicos • Mimetizar o procedimento • Engenharia (Com mais tempo) • Integração (Com menos tempo) • Verificação (com muito menos tempo) • Foco no Ensino Fundamental
  76. 76. Visitas em Escolas 76
  77. 77. Visitas no INPE 77
  78. 78. Curso de Engenharia Espacial 78 Missões Espaciais Ambiente Espacial Movimento Orbital Geometrias Visadas Engenharia de Sistemas / MBSE Engenharia Espacial Contexto e Histórico Satélite e seu meio Design e Análise de Sistemas Espaciais Tools Req. Processo e Ferramentas Missão Espaço Carga-Útil Serviço Suprimento de Energia Computador e Software Controle Comunicações Estrutura, Mecanismos e Térmico Solo Operações Lançador Custos, Riscos, Cronograma, Logística, Manufatura e Verificação Elementos de um Sistema Espacial
  79. 79. Curso de Engenharia Espacial 79
  80. 80. 80
  81. 81. 81
  82. 82. 82
  83. 83. 83
  84. 84. 84
  85. 85. 85
  86. 86. 86
  87. 87. 87
  88. 88. 88
  89. 89. 89
  90. 90. 90
  91. 91. 91 Muito obrigado!!! fb.me/cubedesign.inpe http://www.inpe.br/cubedesign/ fb.me/ctee.inpe http://cscerqueira.com.br http://www.aer.ita.br/conteudo/christopher

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