O documento discute o conceito de CubeSats, pequenos satélites em formato de cubo de 10 cm de aresta, e seus usos. São abordados brevemente a taxonomia por massa, miniaturização tecnológica, projetos brasileiros, tipos de missões, considerações de projeto e exemplos como QB50, MarCO e NanoSatC-BR2.

1. 16:46CTEE 1

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. 4:47 3
O que é um CubeSat?
Mercado Espacial?
Uso Pedagógico?
CTEE

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. Miniaturização
16:47CTEE 5
dt = 70 anos
https://en.wikipedia.org/wiki/ENIAC
ENIAC was announced in 1946
5,000 cycles per second

6. Miniaturização
CTEE 616:47

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. Projetos BR
Revista FAPESP
16:47CTEE 8

9. Tancredo - UbatubaSat
16:47 9CTEE

10. CTEE 1016:47

11. CTEE 1116:47

12. Exemplos de Missões com
Pequenos Satélites
16:47CTEE 12

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 16:47CTEE 20

21. No mais... é um sistema computacional
16:47CTEE 21

22. 16:47CTEE 22

23. Space Flight
http://www.spaceflight.com/wp-content/uploads/2015/05/SPUG-RevF.pdf
16:47CTEE 23

24. Flight Share – Noção de Preços
$59k/kg
16:47CTEE 24

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. Rocket-Lab Rideshare
16:47CTEE 26

27. Exemplos de PODs
16:47CTEE 27

28. Que tal cada escola ter seu próprio programa espacial?
CTEE 2816:47

29. Mercado de Pequenos
Satélites
16:47CTEE 29

30. Planet
https://www.planet.com/
16:47CTEE 30

31. Spire
https://spire.com/
http://space.skyrocket.de/doc_sdat/lemur-2.htm 16:47CTEE 31

32. OneWeb
http://www.oneweb.world/
16:47CTEE 32

33. Gomspace
https://gomspace.com/home.aspx
16:47CTEE 33

34. Gauss
https://www.gaussteam.com/
16:47CTEE 34

35. CubeSatShop
https://www.cubesatshop.com/
16:47CTEE 35

36. Clyde Space
16:47CTEE 36

37. ISIS
16:47CTEE 37

38. 16:47CTEE 38
www.launchspacesystems.com.br
http://emsisti.com.br

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. 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. 16:47 41
1983, o psicólogo do desenvolvimento americano Howard Gardner descreveu nove tipos de inteligência

42. Competências-chavepara
coaprendizagemnaeradigital:
fundamentos,métodoseaplicações
16:47 42

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. 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. Projeto Transversal no Ensino Médio
16:47CTEE 45

46. Projeto Transversal no Ensino Médio
16:47CTEE 46
Projeto
Transversal

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. 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. Estratégia de difusão
16:47 49
Divulgações
• Gvnm
• Profs.
• Pop. • N. Prof.
• Expectativas
• “sem retorno”

51. 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

52. [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

53. Plano Geral (vislumbre)
CTEE 53
Alfa Beta Gama Delta Epsilon Zeta Eta Teta
Divulgação
Retorno Univ/IFs
Retorno INPE
16:47

54. 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

55. Visitas em Escolas
16:47 CTEE 55

56. Visitas no INPE
16:47 CTEE 56

57. 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

58. Curso de Engenharia Espacial
16:47 CTEE 58

59. 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

60. 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)

61. 16:47CTEE 61
Solução baseada em um
Kit: ~R$100.00
Fornecido o protocolo de
comunicação.
Teste funcional
Envelope de papelão
(volume/massa)

62. 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

63. 63
Muito
obrigado!!!
Equipe CTEE – 2017
fb.me/ctee.inpe
16:47CTEE