Confidencial
Vigilância Espacial
Erika Rossetto
erisouz@starone.com.br
Novembro de 2016
Confidencial
Sumário
 Histórico
 Cenário atual
 Desafios e perspectivas futuras
 Vigilância espacial na Star One
Histórico
Em 1945 publicou um artigo
idealizando a comunicação
por satélite
Esta ideia demorou cerca
de 2 décadas para ser...
Histórico
• 1957: 1° objeto lançado ao espaço!
SPUTNIK (satélite Russo lançado em
1957): transmitiu sinais gerados na faix...
Histórico
Até 1960 apenas missões científicas e experimentais :
 URSS: 5 satélites Sputnik; 1 missão lunar;
 27 satélit...
Histórico
 Até o lançamento do Telstar havia 340 objetos
catalogados, sendo 116 payloads;
 Em 1963 é lançado o
primeiro ...
 Em 1961, o satélite Transit-4 A explodiu 2 horas após o
lançamento, gerando quase 300 detritos rastreáveis.
 Em 1967 o ...
Outros acidentes
• Em 2003 o satélite TelStar sofreu uma falha e se
aproximou de vários satélites, inclusive do Brasilsat ...
Outros acidentes
Fonte: http://www.agi.com/media-center/multimedia/current-events/iridium-33-cosmos-2251-collision/default...
Cenário atual
Payloads Debris Total
Em
órbita
Decaídos Ativos Total
Em
órbita
Decaídos Total
Em
órbita
Decaídos Total
4245...
Cenário atual
Distribuição espacial de objetos
maiores que 1mm em função da
altitude orbital
Densidade espacial publicada
...
Cenário atual
Cenário atual
 Objetos que estão abaixo de 600 km caem na Terra dentro
de alguns anos.
 Os que estão na faixa de 800 km ...
• Em 1988, a NASA cria um comitê para criar normas sobre
lixo espacial.
• Em 1993, foi criado o IADC (Inter-Agency Space D...
Cenário atual
Mesmo com essas normas, desde Julho/2016 já recebemos 5
notificações de acidentes.
Em órbita GEO o problema ...
Monitoramento
JSpOC (Joint Space Operations Center): disponibiliza um catálogo
público de efemérides no formato TLE.
TLE p...
Monitoramento
Mesmo com dados mais precisos é possível gerar falsos alertas.
Previsão feita sem dados do operador:
Fonte: ...
Monitoramento
Mesmo com dados mais precisos é possível gerar falsos alertas.
Unsado dados do operador:
Fonte: Star One
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Monitoramento
Alternativas ao JSpOC
•ISON (International Scientific Optical Observation Network);
•ESA;
•Iniciativas priva...
Monitoramento
Rede de observações do
ISON: 35 observatórios, 84
telescópios em 15 países.
Rede de vigilância
espacial do J...
• Formação da SDA (Space Data Association) para melhorar o
compartilhamento de dados entre operadores.
 JSpOC mais flexív...
Cooperação entre operadores através da SDA.
35 operadores de satélites; 216 LEO e 274 GEO.
Como melhorar a vigilância
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Como melhorar a vigilância
espacial
O SDA recebe as efemérides e manobras planejadas das
empresas associadas. Calcula a di...
Combinação dos dados disponíveis
para aumentar a precisão das
previsões.
Como melhorar a vigilância
espacial
Fonte: Star O...
Desafios
• Garantir segurança
mesmo com aumento da
demanda.
• Expandir a capacidade de
estimação de órbita para
objetos me...
Desafios
Perspecitiva do SDA
 Gerenciamento de catálogo próprio.
 Rastreio de todos objetos maiores que 30 cm.
 Utilização de da...
O programa de Vigilância
espacial da Star One
Em Julho de 2000 a Star One passou a trocar informações
com a empresa americ...
O programa de Vigilância
espacial da Star One
• Em 2008 a Star One associou-se ao SOCRATES.
• Toda previsão de aproximação...
O programa de Vigilância
espacial da Star One
Em 2010 a Star One associou-se ao SDA.
Também temos um acordo de cooperação ...
O programa de Vigilância
espacial da Star One
Instrução de trabalho para
auxiliar as atividades de
rotina.
Análise de caso...
Resumo
• O problema do lixo espacial tem se tornado cada vez mais
grave.
• Porém existem medidas para minimizar o risco de...
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  1. 1. Confidencial Vigilância Espacial Erika Rossetto erisouz@starone.com.br Novembro de 2016 Confidencial
  2. 2. Sumário  Histórico  Cenário atual  Desafios e perspectivas futuras  Vigilância espacial na Star One
  3. 3. Histórico Em 1945 publicou um artigo idealizando a comunicação por satélite Esta ideia demorou cerca de 2 décadas para ser concretizada!
  4. 4. Histórico • 1957: 1° objeto lançado ao espaço! SPUTNIK (satélite Russo lançado em 1957): transmitiu sinais gerados na faixa de 20 a 40 MHz Lançamento Reentrada Período (min) Inc(°) Apogeu (km) Perigeu (km) 04/10/195 7 03/01/1958 96.10 65.00 945 227 Em 1958 EUA lança seu primeiro satélite e descobre o cinturão de Van Allen.
  5. 5. Histórico Até 1960 apenas missões científicas e experimentais :  URSS: 5 satélites Sputnik; 1 missão lunar;  27 satélites americanos;  Inicio das comunicações:  Courier (lançado em 1960): primeiro satélite com repetidor ativo – 1 transponder de 2 GHz  TELSTAR (lançado em 1962): marcou o início dos satélites comercias em banda C. Transponders ativos na faixa de 6 GHz na recepção e 4 GHz na transmissão.  Intelsat 4: utilizado pelo Brasil em 1974 no início do SBTS (Sistema Brasileiro de Telecomunicações via Satélite).
  6. 6. Histórico  Até o lançamento do Telstar havia 340 objetos catalogados, sendo 116 payloads;  Em 1963 é lançado o primeiro satélite geoestacionário.  527 objetos catalogados, sendo 167 payloads; Syncom I e II. Primeiros satélites geoestacionários. Fonte: NASA
  7. 7.  Em 1961, o satélite Transit-4 A explodiu 2 horas após o lançamento, gerando quase 300 detritos rastreáveis.  Em 1967 o primeiro acidente fatal espacial é registrado. Morreram 3 astronautas da missão Apolo 1. No mesmo ano, o astrononauta soviético Valdimir Mikhailovich Komarov tornou-se o primeiro homem a morrer no espaço.  Em 1969, 868 objetos haviam sido lançados, porém a população espacial era de 2390 objetos rastreáveis.  Em 1985 um satélite americano é destruído em órbita e milhares de fragmentos foram gerados. Primeiros acidentes
  8. 8. Outros acidentes • Em 2003 o satélite TelStar sofreu uma falha e se aproximou de vários satélites, inclusive do Brasilsat B3. • Em junho de 2006 o TelStar passou pelo box do B4 e foi realizada uma manobra de desvio orbital. • Em 2007, a China fez um experimento e atingiu um satélite desativado, gerando milhares de destroços; • Em 19 de fevereiro de 2009 o satélite Cosmos (Russo) chocou-se com o Iridium (USA), gerando milhares de pequenos corpos.
  9. 9. Outros acidentes Fonte: http://www.agi.com/media-center/multimedia/current-events/iridium-33-cosmos-2251-collision/default.aspx
  10. 10. Cenário atual Payloads Debris Total Em órbita Decaídos Ativos Total Em órbita Decaídos Total Em órbita Decaídos Total 4245 3187 1546 7432 13587 20800 34387 17832 23987 41819 Fonte: CELESTRACK em 18/10/2016
  11. 11. Cenário atual Distribuição espacial de objetos maiores que 1mm em função da altitude orbital Densidade espacial publicada por Kessler em 1978. Fonte: Relatório de NASA de 2011 para United Nations Office for Outer Space Affairs (UNOOSA) Fonte:JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH 1978 Fonte: catálogo da ESA de 2001
  12. 12. Cenário atual
  13. 13. Cenário atual  Objetos que estão abaixo de 600 km caem na Terra dentro de alguns anos.  Os que estão na faixa de 800 km em algumas décadas.  Acima de 1000 km, podem continuar circulando o planeta por séculos.  Em órbita GEO não há reentrada.  Calcula-se que cada fragmento pode atingir até 52000km/h.  O choque com um corpo em alta velocidade, por menor que seja, pode ser fatal para um satélite!
  14. 14. • Em 1988, a NASA cria um comitê para criar normas sobre lixo espacial. • Em 1993, foi criado o IADC (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee). • Cooperação e normas para reduzir o lixo espacial. Entre as normas está o de-orbit. • Altitude mínima para o de-orbit : 235 Km + 1000.CR. • Os satélites de órbita baixa devem ter órbita de reentrada prevista desde o lançamento. Como diminuir o risco?
  15. 15. Cenário atual Mesmo com essas normas, desde Julho/2016 já recebemos 5 notificações de acidentes. Em órbita GEO o problema é mais complexo: • Não há chance de reentrada; • A maioria dos detritos é resultado de falha em órbita; • Mesmo após o de- orbit os objetos cruzam o arco. Fonte: Apresentação da Yahsat em “First International CA Workshop em 2015.”
  16. 16. Monitoramento JSpOC (Joint Space Operations Center): disponibiliza um catálogo público de efemérides no formato TLE. TLE pode alcançar alguns quilômetros de erro na determinação de posição. É possível obter dados mais precisos mediante um acordo de cooperação. Relatório do SDA para Star One
  17. 17. Monitoramento Mesmo com dados mais precisos é possível gerar falsos alertas. Previsão feita sem dados do operador: Fonte: Star One
  18. 18. Monitoramento Mesmo com dados mais precisos é possível gerar falsos alertas. Unsado dados do operador: Fonte: Star One É preciso usar dados dos operadores para melhorar a previsão de aproximação.
  19. 19. Monitoramento Alternativas ao JSpOC •ISON (International Scientific Optical Observation Network); •ESA; •Iniciativas privadas. Dados do ISON: •16 observatórios contando com 21 instrumentos ópticos. • os objetos GEO são divididos em duas classes: - magnitude até 15 (152 objetos observados) - magnitude maior que 15 (432 objetos observados) • 1800 objetos catalogados, sendo 700 desconhecidos (288 objetos na órbita GEO).
  20. 20. Monitoramento Rede de observações do ISON: 35 observatórios, 84 telescópios em 15 países. Rede de vigilância espacial do JSpOC. Fonte: Apresentação de Vladimir Agapov e Igor Molotov para “First International CA Workshop em 2015” Fonte: http://www.stratcom.mil/fact_sheets/images/spacesurveillance.jpg
  21. 21. • Formação da SDA (Space Data Association) para melhorar o compartilhamento de dados entre operadores.  JSpOC mais flexível e cooperativo com outras organizações.  Workshops e conferências técnicas dedicadas a discutir vigilância espacial.  Operadores de satélites mais dispostos a compartilhar informações e trabalhar juntos.  Desenvolvimento e melhoria de ferramentas para auxiliar as atividades de vigilância espacial. Como melhorar a vigilância espacial
  22. 22. Cooperação entre operadores através da SDA. 35 operadores de satélites; 216 LEO e 274 GEO. Como melhorar a vigilância espacial www.space-data.org Fonte: SDA
  23. 23. Como melhorar a vigilância espacial O SDA recebe as efemérides e manobras planejadas das empresas associadas. Calcula a distância mínima que os objetos catalogados no space-track passarão de cada satélite e envia relatórios com as informações relevantes. Fonte: Star One Fonte: sdc
  24. 24. Combinação dos dados disponíveis para aumentar a precisão das previsões. Como melhorar a vigilância espacial Fonte: Star One Fonte: Star One
  25. 25. Desafios • Garantir segurança mesmo com aumento da demanda. • Expandir a capacidade de estimação de órbita para objetos menores. • Garantir o engajamento de todos os operadores. • Viabilizar projetos de remoção de lixo espacial. Fonte: SpaceNews 18 de Abril de 2016 Fonte: “EUTELSAT SATELLITE COLLOCATION” AIAA, 01-317, 1996
  26. 26. Desafios
  27. 27. Perspecitiva do SDA  Gerenciamento de catálogo próprio.  Rastreio de todos objetos maiores que 30 cm.  Utilização de dados mais precisos para satélites operacionais.  Conseguir maior engajamento da comunidade. Fonte: AGIFonte: AGI
  28. 28. O programa de Vigilância espacial da Star One Em Julho de 2000 a Star One passou a trocar informações com a empresa americana Sirius a fim de evitar colisão entre um dos satélites Sirius e outro Star One. Órbita dos satélites Sirius. Eles cruzavam o box do Brasilsat B1 e B2.
  29. 29. O programa de Vigilância espacial da Star One • Em 2008 a Star One associou-se ao SOCRATES. • Toda previsão de aproximação menor do que 25 km era registrada. • Passagens abaixo de 10 km eram monitoradas e analisadas com auxílio do STK. • Se houvesse uma previsão de passagem menor do que 5 km confirmada, uma manobra desvio orbital é planejada.
  30. 30. O programa de Vigilância espacial da Star One Em 2010 a Star One associou-se ao SDA. Também temos um acordo de cooperação com o Departamento de defesa americano, que nos permite utilizar o serviço do JSpOC. Técnicos do SDA tem acesso aos dados gerados pelo JSpOC. Todos os analistas orbitais assim como o centro de controle acompanham as previsões diárias enviadas pelo SDA. Antes de decidir executar uma manobra de desvio é feita uma análise cuidadosa de sua real necessidade.
  31. 31. O programa de Vigilância espacial da Star One Instrução de trabalho para auxiliar as atividades de rotina. Análise de casos específicos.
  32. 32. Resumo • O problema do lixo espacial tem se tornado cada vez mais grave. • Porém existem medidas para minimizar o risco de colisão. • A melhor alternativa para manter um satélite operacional em segurança é associar-se as redes de vigilância espacial. • Ainda há melhorias a serem implementadas para aumentar a segurança espacial. • A Star One participa ativamente dos programas disponíveis.

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