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16:46CTEE 1
Cubesats: o que são e para que servem
16:47CTEE 2
Christopher Shneider [email protected] / http://www.cscerqueira.com.br• Eng. Computação• MSc. Eng. e Ger. de Sistemas Espaciais• Finalizando o PhD. em Eng. e Ger. de Sistemas Espaciais
4:47 3
O que é um CubeSat?
Mercado Espacial?
Uso Pedagógico?
CTEE
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
Miniaturização
16:47CTEE 5
dt = 70 anos
https://en.wikipedia.org/wiki/ENIAC
ENIAC was announced in 1946
5,000 cycles per second
Miniaturização
CTEE 616:47
Small Sats (até 10kgs) :
CubeSats TubeSats
PocketQub CanSat
https://asunow.asu.edu/20160406-creativity-asu-suncube-femtosat-space-exploration-for-everyone
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ASU's SunCube FemtoSat
Projetos BR
Revista FAPESP
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Tancredo - UbatubaSat
16:47 9CTEE
CTEE 1016:47
CTEE 1116:47
Exemplos de Missões com Pequenos Satélites
16:47CTEE 12
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.html16:47CTEE 13
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
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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.
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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 InSightspacecraft, with its own course adjustments on the way.
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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.
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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
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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.
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No mais... é um sistema computacional
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Space Flight
http://www.spaceflight.com/wp-content/uploads/2015/05/SPUG-RevF.pdf16:47CTEE 23
Flight Share – Noção de Preços
$59k/kg
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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.
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Rocket-Lab Rideshare
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Exemplos de PODs
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Que tal cada escola ter seu próprio programa espacial?
CTEE 2816:47
Mercado de Pequenos Satélites
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Planet
https://www.planet.com/16:47CTEE 30
Spire
https://spire.com/http://space.skyrocket.de/doc_sdat/lemur-2.htm
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OneWeb
http://www.oneweb.world/16:47CTEE 32
Gomspace
https://gomspace.com/home.aspx16:47CTEE 33
Gauss
https://www.gaussteam.com/16:47CTEE 34
CubeSatShop
https://www.cubesatshop.com/16:47CTEE 35
Clyde Space
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ISIS
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16:47CTEE 38
www.launchspacesystems.com.br
http://emsisti.com.br
CUBESAT KIT
▪ Plataforma didática para sala de aula e laboratório
▪ Principais funções de um nanosat
▪ Mesmas características físicas e elétricasde um CubeSat modelo de voo
Alguns exemplos de atividades acadêmicassão o desenvolvimento de: ▪ Software embarcado▪ Algoritmos de balanço de potência▪ Payloads▪ Protocolos de comunicação RF
www.launchspacesystems.com.br
MONTAGEM, INTEGRAÇÃO E TESTEShttps://www.youtube.com/watch?v=KhbwYAjSHwU
EJEÇÃO EM ÓRBITA A PARTIR DA ISShttps://www.youtube.com/watch?v=FB8JNhrCAOc
DEMOSTRAÇÃO KIThttps://youtu.be/rPmL-8uV8m8
Alunos podem entender o funcionamento e criar o seu próprio CubeSat!
16:47 411983, o psicólogo do desenvolvimento americano Howard Gardner descreveu nove tipos de inteligência
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16:47 42
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)?
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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
Projeto Transversal no Ensino Médio
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Projeto Transversal no Ensino Médio
16:47CTEE 46
ProjetoTransversal
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
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Estratégia evolutiva e iterativa
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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
Estratégia de difusão
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Divulgações
• Gvnm• Profs.
• Pop. • N. Prof.• Expectativas
• “sem retorno”
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
[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
Plano Geral (vislumbre)
CTEE 53
Alfa Beta Gama Delta Epsilon Zeta Eta Teta
Divulgação
Retorno Univ/IFs
Retorno INPE
16:47
Oficina de CubeSats
54
Lázaro Aparecido Pires de CamargoServidor 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
Visitas em Escolas
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Visitas no INPE
16:47 CTEE 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
Mis
são
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
Curso de Engenharia Espacial16:47 CTEE 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
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)
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Solução baseada em um Kit: ~R$100.00
Fornecido o protocolo de comunicação.
Teste funcional
Envelope de papelão (volume/massa)
JFK – 12 de Setembro de 1962
• Nós escolhemos ir para luanesta 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 nãovamos 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
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Muito
obrigado!!!Equipe CTEE – 2017
fb.me/ctee.inpe
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