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XV Jornada do Espaço

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Apresentação para os professores.

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XV Jornada do Espaço

  1. 1. 16:46CTEE 1
  2. 2. Cubesats: o que são e para que servem 16:47CTEE 2 Christopher Shneider Cerqueira christophercerqueira@gmail.com / http://www.cscerqueira.com.br • Eng. Computação • MSc. Eng. e Ger. de Sistemas Espaciais • Finalizando o PhD. em Eng. e Ger. de Sistemas Espaciais
  3. 3. 4:47 3 O que é um CubeSat? Mercado Espacial? Uso Pedagógico? CTEE
  4. 4. Taxonomia por “massa” 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. 16:47CTEE 4
  5. 5. Miniaturização 16:47CTEE 5 dt = 70 anos https://en.wikipedia.org/wiki/ENIAC ENIAC was announced in 1946 5,000 cycles per second
  6. 6. Miniaturização CTEE 616:47
  7. 7. Small Sats (até 10kgs) : CubeSats TubeSats PocketQub CanSat https://asunow.asu.edu/20160406-creativity-asu-suncube-femtosat-space-exploration-for-everyone 16:47CTEE 7 ASU's SunCube FemtoSat
  8. 8. Projetos BR Revista FAPESP 16:47CTEE 8
  9. 9. Tancredo - UbatubaSat 16:47 9CTEE
  10. 10. CTEE 1016:47
  11. 11. CTEE 1116:47
  12. 12. Exemplos de Missões com Pequenos Satélites 16:47CTEE 12
  13. 13. 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 http://ccar.colorado.edu/asen5050/projects/projects_2013/Naik_Siddhesh/Cubesats.html 16:47CTEE 13
  14. 14. Considerações • Missões próximas à Terra* • Potência de transmissão • Tamanho do objetiva • Atividades/Objetivos Distribuídos em Satélites • Tamanho do Envelope Mecânico • Dimensão do Suprimento de Energia • Tempo de Retorno • “Aerólito sem rumo” • Tempo de Vida • Radiação e Falhas 16:47CTEE 14
  15. 15. 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. 16:47CTEE 15
  16. 16. 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. 16:47CTEE 16
  17. 17. NanoSatC-BR2 • microssatélite do Programa NANOSATC-BR, Desenvolvimento de CubeSats, em execução no âmbito do Convênio do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, através de sua subunidade o Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais com a Universidade Federal de Santa Maria - Convênio MCTIC/INPE-UFSM e suas Parcerias no Estado, com a Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Instituto de Informática, Grupo de Microeletrônica - UFRGS/II-GME e com a Santa Maria Design House - SMDH- UFSM. Parceria INPE/MCTIC - UFSM, desde Janeiro de 2013, utiliza a plataforma, CubeSats - 2U: (i) o seu Modelo de Voo (MV) na sala 100.000 do LIT/INPE-MCTIC está no momento (Agosto 2017) aguardando sua integração final, com planejamento para lançamento em 2018, estando ainda por finalizar o desenvolvimento de uma de suas placas de Cargas Úteis: Científica & Tecnológica; e (ii) o seu Modelo de Engenharia (ME) no LABSIM/ETE/INPE-MCTIC, que esta sendo utilizado para uma gama de testes de software de bordo e de solo e de Sistemas e Subsistemas, com a participação ativa de alunos de Graduação da UFSM, de seus alunos egressos hoje nas Pós-Graduações do MCTIC/INPE, MD/DCTA-ITA e UFRGS, de Professores da UFSM e da UFRGS, e de Pesquisadores e Tecnologistas do INPE/MCTIC, sendo alguns deles ex-alunos egressos da UFSM que foram devidamente contratados pelo MCTIC/INPE via concursos públicos. 16:47CTEE 17
  18. 18. 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 16:47CTEE 18
  19. 19. 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. 16:47CTEE 19
  20. 20. 16:47CTEE 20
  21. 21. No mais... é um sistema computacional 16:47CTEE 21
  22. 22. 16:47CTEE 22
  23. 23. Space Flight http://www.spaceflight.com/wp-content/uploads/2015/05/SPUG-RevF.pdf 16:47CTEE 23
  24. 24. Flight Share – Noção de Preços $59k/kg 16:47CTEE 24
  25. 25. Rocket-Lab Electron https://www.rocketlabusa.com/ • Electron is designed for a nominal payload of 150 kg to a 500 km sun- synchronous orbit. • Rocket Lab is able to tailor the vehicle to specific mission requirements including a range of sun- synchronous altitudes in circular or elliptical orbits at inclinations between 39 and 98 degrees. 16:47CTEE 25
  26. 26. Rocket-Lab Rideshare 16:47CTEE 26
  27. 27. Exemplos de PODs 16:47CTEE 27
  28. 28. Que tal cada escola ter seu próprio programa espacial? CTEE 2816:47
  29. 29. Mercado de Pequenos Satélites 16:47CTEE 29
  30. 30. Planet https://www.planet.com/ 16:47CTEE 30
  31. 31. Spire https://spire.com/ http://space.skyrocket.de/doc_sdat/lemur-2.htm 16:47CTEE 31
  32. 32. OneWeb http://www.oneweb.world/ 16:47CTEE 32
  33. 33. Gomspace https://gomspace.com/home.aspx 16:47CTEE 33
  34. 34. Gauss https://www.gaussteam.com/ 16:47CTEE 34
  35. 35. CubeSatShop https://www.cubesatshop.com/ 16:47CTEE 35
  36. 36. Clyde Space 16:47CTEE 36
  37. 37. ISIS 16:47CTEE 37
  38. 38. 16:47CTEE 38 www.launchspacesystems.com.br http://emsisti.com.br
  39. 39. CUBESAT KIT ▪ 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
  40. 40. www.launchspacesystems.com.br MONTAGEM, INTEGRAÇÃO E TESTES https://www.youtube.com/watch?v=Khb wYAjSHwU EJEÇÃO EM ÓRBITA A PARTIR DA ISS https://www.youtube.com/watch?v=FB8 JNhrCAOc DEMOSTRAÇÃO KIT https://youtu.be/rPmL-8uV8m8 Alunos podem entender o funcionamento e criar o seu próprio CubeSat! contato@launchspacesystems.com.br
  41. 41. 16:47 41 1983, o psicólogo do desenvolvimento americano Howard Gardner descreveu nove tipos de inteligência
  42. 42. Competências-chavepara coaprendizagemnaeradigital: fundamentos,métodoseaplicações 16:47 42
  43. 43. Perguntas e Questionamentos • Como vão conseguir recursos? • Como cativar os professores a continuar? • Como tornar público? Estratégias de marketing? • Como convencer a população? • Como e onde vão montar os laboratórios? • O que é necessário para começar? • Qual estratégia? Buy/learn • Quais os objetivos para um programa? • Qual o cronograma (recursos)? 16:47 43
  44. 44. Disciplinas • Física • Cinemática, dinâmica, ótica, ondas, térmica • Matemática • Geometria, astronomia • História/Sociologia • Contexto, momentos importantes, debates • Química • Materiais, arranjos • Geografia/Biologia • Contexto, ambiente espacial e terrestre, o que observamos • Linguagens • Divulgação, publicidade, documentação técnica • Técnicas 16:47 44
  45. 45. Projeto Transversal no Ensino Médio 16:47CTEE 45
  46. 46. Projeto Transversal no Ensino Médio 16:47CTEE 46 Projeto Transversal
  47. 47. Tempo do aluno • Contrato do Lançador • Alocação da banda de frequÊncia • Documentação • Compra/Logística • Design ( Modelagens) / Montagem • Capacitação ( Alunos e Professores) • Facilidades (Laboratórios) • V&V 16:47 47
  48. 48. Estratégia evolutiva e iterativa 16:47 48 Sat01 Sat02 Sat03 Sat04 • 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 • Seg Solo Completo • Melhorias Robótica Automação“Easy Start” Good Stuff
  49. 49. Estratégia de difusão 16:47 49 Divulgações • Gvnm • Profs. • Pop. • N. Prof. • Expectativas • “sem retorno”
  50. 50. 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 16:47CTEE 51
  51. 51. [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 CubeSats 16:47CTEE 52https://www.researchgate.net/project/CTEE-Capacitacao-Tecnica-em-Engenharia-Espacial
  52. 52. Plano Geral (vislumbre) CTEE 53 Alfa Beta Gama Delta Epsilon Zeta Eta Teta Divulgação Retorno Univ/IFs Retorno INPE 16:47
  53. 53. Oficina de CubeSats 54 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 16:47
  54. 54. Visitas em Escolas 16:47 CTEE 55
  55. 55. Visitas no INPE 16:47 CTEE 56
  56. 56. Curso de Engenharia Espacial 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 16:47CTEE 57
  57. 57. Curso de Engenharia Espacial 16:47 CTEE 58
  58. 58. Missões Práticas Curtas Plataforma “open- source” Repassar “boas práticas” Acelerador de Maturidade Divulgação Científica Plataforma de Teste “low cost” Validar Pesquisas Nicho 16:47CTEE 59
  59. 59. CTEE 60 Seg. Espacial • Computador de Bordo • Telecomunicações • Geração de Energia • Atitude (no mínimo determinação) • Estrutura • Experimentos... (terminando a convergência) Seg. Solo (Manualmente) • Receber TM (Rádio Definida por Software) • Enviar TC (somente ilustrativo) https://gomspace.com 16:47 Gerar artefatos e procedimentos para serem distribuídos para os centros profissionalizantes (escolas técnicas / universidades)
  60. 60. 16:47CTEE 61 Solução baseada em um Kit: ~R$100.00 Fornecido o protocolo de comunicação. Teste funcional Envelope de papelão (volume/massa)
  61. 61. JFK – 12 de Setembro de 1962 • Nós escolhemos ir para lua nesta década, e realizar outros feitos, • não pelo fato de serem fáceis, • mas pois são difíceis. • Este objetivo vai servir para organizar e • medir o melhor das nossas energias e habilidades, • e este desafio é um que estamos dispostos a aceitar, um que não vamos adiar, e um que pretendemos vencer, e os outros, também. • 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. CTEE 6216:47
  62. 62. 63 Muito obrigado!!! Equipe CTEE – 2017 fb.me/ctee.inpe 16:47CTEE

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