Projeto de SmallSats no INPE ·  · 2016-10-26Satélite pequeno convencional 500 a 1000...

Projeto de SmallSats no

INPE Status e Perspectivas

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AURO TIKAMI – DSS-ETE-INPE

E-mail: auro.tikami@inpe.br

WALTER ABRAHÃO DOS SANTOS – DEA-ETE-INPE

E-mail: walter.abrahao@inpe.br

Agenda

● Introdução

● SmallSats no Mundo e Brasil

● O Projeto do PicoSat UbatubaSat Integração e lançamento

Estações Terrenas e uso de SDR

● PG-ETE - Engenharia e Tecnologia Espacial

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Agenda

● Introdução

● SmallSats no Mundo e Brasil

● O Projeto do PicoSat UbatubaSat Integração e lançamento

Estações Terrenas e uso de SDR

● PG-ETE - Engenharia e Tecnologia Espacial

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4

Introdução

Classe Massa (kg)

Satélite grande convencional > 1000

Satélite pequeno convencional 500 a 1000

Minissatélite 100 a 500

Microssatélite 10 a 100

Nanossatélite 1 a 10

Picossatélite 0,1 a 1

Classificação de satélite por massa

Fonte: Fortescue (2003)

Histórico

CubeSat Padrão: 1U (10 cm x 10 cm x 10 cm)

Desenvolvido em 1999 por:

• BobTwiggs (Stanford University)

• Jordi Suari (CalPoly)

5

Padrões de CubeSats

6

1U 1,5U 2U 3U

(10cm x 10cm x 10cm) (10cm x 10cm x 15cm) (10cm x 10cm x 20cm) (10cm x 10cm x 30cm)

PocketQube

TubeSat

Padrão: 1P (5 cm x 5 cm x 5 cm)

WREN (Alemanha) Tancredo-I

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Outros SmallSats no Mundo e no Brasil

Agenda

● Introdução

● SmallSats no Mundo e no Brasil

● O Projeto do PicoSat UbatubaSat Integração e lançamento

Estações Terrenas e uso de SDR

● PG-ETE - Engenharia e Tecnologia Espacial

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SmallSats

no Mundo ...

"smallsats, spacecraft that weigh anywhere from an ounce to as much as a

few hundred pounds"

Tradução parcial: 1 ounce = 0,028 kg; 100 pounds = 45 kg;

http://spacenews.com/white-house-announces-small-satellite-initiative/

https://www.whitehouse.gov/the-press-office/2016/10/21/harnessing-small-

satellite-revolution-promote-innovation-and

http://www.nasa.gov/feature/nasa-establishes-the-small-spacecraft-systems-

virtual-institute

The White House has combined a number of smallsat efforts in the federal

government into a single initiative. The "Harnessing the Small Satellite

Revolution" initiative, announced by the Office of Science and Technology

Policy Friday, highlights efforts at NASA, the NGA and other agencies to

support the development of smallsats and the services they provide. The

initiative includes NGA's contract with Planet last month to buy $20 million of

imagery produced by Planet's constellation of remote sensing cubesats, as

well as a commercial weather data purchase by NOAA also announced in

September. The initiative also includes a smallsat "virtual institute" that NASA

is creating at the Ames Research Center. [SpaceNews]

9

October, 21, 2016

NASA Announces Seventh Round of Candidates for CubeSat Space Missions

NASA has selected 20 small

satellites from 12 states to fly as

auxiliary payloads aboard rockets

planned to launch in 2017, 2018

and 2019. Launch opportunities

will be available via existing

launch services of government

payloads, as well as dedicated

CubeSat launches from the newly

selected Venture Class Launch

Services contracts. The proposed

CubeSats come from educational

institutions, universities, non-profit

organizations and NASA field

centers.

http://www.nasa.gov/feature/nasa-announces-seventh-round-of-candidates-for-cubesat-space-missions

SmallSats na América Latina - Eventos

11

http://revistapesquisa.fapesp.br/en/2014/05/20/small-satellites-make-mark/

SmallSats no Brasil

NanoSat-BR – INPE – Santa Maria - RS

13 Dnepr

NanoSatC-BR1 (2014), 600 km,

INPE - UFSM Padrão CubeSat 1U

Missão Científica

Coletar dados do campo magnético terrestre:

- AMAS (Anomalia Magnética da América do Sul)

- Setor brasileiro do Eletrojato Equatorial Ionosférico

Padrão CubeSat 2U: INPE-UFSM-UFRGS

Missão científica:

• Sonda de Langmuir (CEA)

• Sistemas de determinação de atitude

(INPE/UFMG/UFABC)

• Magnetômetro (UFSM/UFRGS)

NanoSatC-BR2

https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/n/nanosatc-br1

http://www.inpe.br/crs/nanosat/

http://www.crn2.inpe.br/conasat1/

CONASAT – INPE-CRN – Natal - RN

An 8-U Cubesat Constellation for the Environmental Area

PicoSat – Tancredo I (UbatubaSat)

Arquitetura da Missão Espacial

The RaioSAT Project – Conceptual Design

Intends to detect total

lightning (intra-cloud and

cloud-to-ground flashes

simultaneously) from low

cost, open standart

CubeSat platform.

•3-U cubesat platform

•LEO, inclination of about 25º

•Complete orbit of 98 min

•Footprint over Brazil of

approximately 15 to 20 min

SERPENS: 3U (2015)

UnB / Universidade de Vigo

Outras Universidades: Sapienza (Roma)

CalPoly, Morehead, UFSC, UFMG,

UFABC, IFF

ITASAT: 6U

Others SmallSats in Brazil

17

ISS- Alternativa de lançamento de SmallSats

18

Lançamento de SmallSats

19 Falcon-9

Dragon

AESP-14

(ITA/INPE)

(2015)

400 km

ISS SpaceX

P-POD

AESP-14 ejetado da ISS

20

Agenda

● Introdução

● SmallSats no Mundo e Brasil

● O Projeto do PicoSat UbatubaSat Integração e lançamento

Estações Terrenas e uso de SDR

● PG-ETE - Engenharia e Tecnologia Espacial

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Prof. Cândido – Escola Municipal Tancredo Neves, Ubatuba-SP

Projeto UbatubaSat

Projeto UbatubaSat – Início

TubeSat KIT

Interorbital Systems

Neptune 30

23

Kit TubeSat

De acordo com o fabricante:

Alternativa ao CubeSat de baixo custo

Massa: até 0,75 Kg

Diâmetro: 8,9 cm

Altura: 12,7 cm

Órbita polar: 310 Km (com Neptune 30)

Período: 90 min

Tempo em órbita: 90 dias

24

Sistema de Lançamento

25

Conteúdo do kit

26

• Arquivos para fabricação de placas de

circuito impresso

• Transceptor

• Bateria

• Células Solares

• Microcomputador

• Antenas

Estrutura

27

Frequência: 436,5 MHz

Dipolo meia onda: ~33 cm

Placa da Antena

28

Bateria de íons de lítio

2 células 18650 em paralelo

3,7 volts

5200 mAh

Gerenciamento de Potência

29

Placa interna da bateria

Proteção:

-Sobrecarga

-Sobredescarga

-Curto-circuito

Gerenciamento de Potência

30

Estrutura da Célula Gerenciamento de Potência

31

Célula Solar Triangular - TASC Gerenciamento de Potência

32

Painel Solar

6 células por

placa

Total: 8 painéis solares

Gerenciamento de Potência

33

Placa de Comunicações

34

Half-Duplex (Walkie-Talkie)

POLARIZAÇÃO DE ONDAS – DIPOLO ½ ONDA

Gpeak = 2.15 dBi

35

Subsistema de Comunicações

Computador de Bordo

Módulo BX 24

CPU ATMEL: ATMEGA 8535

36

Carga Útil Educacional

ISD1900 NUVOTON Single-chip, multiple-message Voice record/Playback Device

Conceito de Operação Inicial

38 38

Tancredo-I

Radiodifusão de

mensagens gravadas em

- Português

- Espanhol

- Inglês

Áudio

Projeto Inicial

Carga Útil

KIT

Neptune 30

39

Picosat Tancredo-I

ACORDO DE COOPERAÇÃO

Treinamento de soldagem no LIT-INPE

Neptune 30

42

Atraso do desenvolvimento do Lançador Neptune 30

Lançamentos: Ofertada pela AEB

Antares

Falcon 9

Cygnus

Dragon

ISS

43

TuPOD

Lançamentos: Ofertada pela AEB

H-IIB

HTV6

ISS

44

TuPOD

45

Novos Requisitos com uso da ISS:

Desacoplamento total do sistema de alimentação

46

original requisito

47

1

2

3

4

5

6

7

Proteção Redundante: (7 níveis de HW em série) + SW

48 48

Ter frequência de operação coordenada

Johnson Space Center

UHF

Sonda de Langmuir

Stakeholder: Divisão de

Aeronomia – INPE

Estudo de bolhas ionosféricas

49

PY

Novas funcionalidades

CONOPS

50

Ionosfera

50

Radioamador Radioamador

Estação Terrena

(HK + PY)

Áudio

Áudio TC

Áudio

Áudio TC

Áudio

Áudio (HK + PY) (HK + PY)

Arquitetura Final da Missão Espacial

51

Montagem com projeto original do kit:

- Não atende os requisitos da NASA/JAXA

- Manutenção complicada

52

Reengenharia do TubeSat

53

Nova versão do TubeSat

Coluna vertebral da

estrutura em barramento

onde as novas placas

facilmente podem se

conectar ou desconectar.

Formato externo

hecadecagonal original do

TubeSat

Nova estrutura de empacotamento de PCBs

Reengenharia de um Picosat 54

Arquitetura Elétrica do Picossatélite Tancredo 1

Reengenharia de um Picosat 55

Potência TX Sat= 100 W

Margem Enlace

(Método Eb/No)

Margem Enlace

(Método SNR)

32,4 dB 29 dB

56

Subsistema de Comunicações

Elevação Distância Eb/No SNR

5 graus 1709 Km 6 dB 3,4 dB

0 grau 2196 Km -3,1 dB -5,6 dB

Potência TX Sat= 500 mW

57

Subsistema de Comunicações

58

Subsistema Computador de Bordo

59

BYTESINC1

BYTESINC2

TAMANHOMENSAG

IDENTIF.TM

DADO 1 DADO 2 DADO N CHECK SUM

Estrutura do quadro de TM e TC

60

Reengenharia do Subsistema de Controle Térmico

61

Uso do Kapton:

- Proteção térmica

- Proteção contra

radiação ionizante

Reengenharia do Subsistema de Estrutura

.

62

Detalhes dos deslizadores de teflon dentro do cilindro ejetor.

63

Conector umbilical de

programação, monitoração

e carga da bateria.

64

Atividades de AIT

Testes Ambientais: nível de qualificação de acordo

com JAXA/NASA ( Bateria)

65

Testes de Vibração da Bateria

66

67

Testes de Ciclagem Térmica e Vácuo

60 o C

-20 o C

Testes AIT-INPE: protótipo de voo do Tancredo-I

68

Nível de Aceitação

SETUP TESTE VIBRAÇÃO

69

TVAC de Sistema

70

Estações Terrenas para SmallSats

71 Fonte: ISIS

Receptor SDR

72

Oficina para Testes do Segmento de Solo com Receptor USB SDR

para o Tancredo-I

73 http://www.inpe.br/snct2016/snct.php

Antena MoxonZBZ

Heavens-Above

74

Teste do Tancredo-I com Estação de Radioamador

do Prof. Douglas Soares dos Santos (ITA)

INPE

ITA

Integração TuPOD-TubeSats e

Handover JAXA

75

Jul 2016, GAUSS-Roma: Integração

Nov 2016, JAXA-Japão: Handover

Tancredo- I: ejeção

76

OSN Sat

TuPOD

Tancredo-I

ISS

Previsão: Primeiro trimestre 2017 Órbita: 51,6 o

Altitude: 400 Km

Liberação dos Satélites após 2 dias

Início da

transmissão

após 30

minutos

77

Tancredo- I: Reentrada na atmosfera

Desintegração na atmosfera após 3 meses em

órbita não contribuindo com lixo espacial.

Source:Pete Turner

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● PG-ETE - Engenharia e Tecnologia Espacial

78

Pos-Grad

ETE-INPE Curso de Engenharia e

Tecnologia Espaciais

Mecânica espacial

e controle

(CMC)

Combustão e

Propulsão

(PCP)

Ciência e

tecnologia de

materiais e

sensores

(CMS)

Cursos de pós-graduação do INPE

Engenharia e

gerenciamento de

Sistemas Espaciais

(CSE)

.....

Áreas de

concentração

Coordenações e Laboratórios

ETE Coordenação de Engenharia e Tecnologia Espaciais

CTE Coordenação de Laboratórios Associados

LIT Laboratório de Integração e Testes

CRC Centro de Rastreio e Controle de Satélites

http://www.inpe.br/pos_graduacao/cursos/ete/index.php

Space Systems Engineering

Mission Concept, Specification, Architecture and Space

Systems Management

Space Mission Product Assurance

Space Mission On-Board Systems

Space Mission Ground Systems

Space Mission Modeling and Simulation

Space Propulsion and Combustion System

Space Control Systems and Mechanics

Space Materials and Sensors

http://www.inpe.br/pos_graduacao/cursos/ete

Space Engineering and Technology

Graduate Courses @ INPE-ETE

OBRIGADO !

Perguntas?

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