Orientador: Erivaldo Antônio da Silva / Coorientador: Pedro Miguel Berardo Duarte Pina / Banca: Aylton Pagamisse / Banca: José Roberto Nogueira / Banca: Alvaro Penteado Crósta / Banca: Thiago Statélla / Resumo: Slope streaks são rastros escuros que se estendem por declives íngremes na superfície de Marte. Estes rastros representam um dos poucos processos geológicos ativos na superfície deste planeta. Atualmente, muitos pesquisadores os têm estudado com a finalidade de descobrir sua natureza, a qual permanece controversa. Além disso, os slope streaks clareiam com o tempo, fornecendo pistas sobre a deposição de poeira e também sobre a natureza do material da superfície. Embora exista um número considerável de pesquisadores que estudam esses rastros, a identificação destes ainda é realizada por especialistas manualmente, através de amostras de pequena dimensão. A existência de um número elevado destas estruturas na superfície de Marte, a necessidade de caracterizá-las e também de quantificar a sua evolução temporal, não pode continuar a ser efetuada simplesmente por amostragem e de uma forma manual. É neste contexto que esta pesquisa se enquadra. A proposta consiste em contribuir para a automação do processo de extração de informações em imagens da superfície de Marte, especificamente, extração de informações sobre slope streaks. Através do desenvolvimento de um método de detecção automática de slope streaks em imagens orbitais e, também, de um método automático para análise temporal da taxa de esmaecimento, este objetivo foi alcançado neste trabalho... / Abstract: Slope streaks are typically dark, narrow and fan-shaped features that extend down slope on Mars surface. They are one of the most active and dynamic process observed on the planet's surface. Dry and wet processes have been suggested for causing their formation but their origin is still unclear. Moreover, the streaks tend to fade with time, providing clues about dust settling and material properties. Studies that quantify some characteristics of these streaks are based on manual interactive procedures to delineate only a small portion of the available slope streaks and to measure their morphometric characteristics. The availability of a methodology to segment the streaks and to extract meaningful information would naturally increase the regional knowledge and the statistical significance, as a much larger amount of images from different locations could be analyzed, together with a more complete monitoring of the fading/appearance of the dark streaks. Thus, the purpose of this research is to contribute to the information extraction process from surface images of Mars. Hence, a method to automatically detect slope streaks and an algorithm to quantify the temporal fading of each streak over the years were developed... / Doutor

Orientador: Erivaldo Antônio da Silva / Coorientador: Pedro Miguel Berardo Duarte Pina / Banca: Ana Lucia Bezerra Candeias / Banca: Maurício Araújo Dias / Resumo: Atualmente, o estudo da superfície de Marte é de interesse de muitos programas de exploração espacial, o que justifica o número relevante de sondas enviadas ao planeta com o intuito de coletar amostras e produzir imagens da superfície. Com a melhora gradual dos sistemas sensores, os dados coletados pelas sondas podem produzir imagens com riqueza de detalhes que facilitam a identificação de alvos presentes nessas imagens. Consequentemente, existe um grande arquivo de imagens digitais da superfície marciana, sendo que esse arquivo cresce a uma taxa maior do que a capacidade do ser humano em extrair dados relevantes dessas imagens. Dentre os alvos presentes nas superfícies planetárias e lunar, as crateras de impacto se destacam, não só na superfície de Marte, mas na maioria delas. A identificação e contagem dessas crateras têm importância crucial no estudo dos planetas, devido à grande quantidade de informações que uma análise detalhada de sua distribuição e morfologia podem trazer. As crateras de impacto representam a única ferramenta disponível para medir, remotamente, a idade relativa de formações geológicas em planetas. Além disso, elas são importantes para a exploração espacial, visto que o homem tem se preparado para o envio de uma futura missão espacial, tripulada, para o planeta Marte... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Currently, the study of Mars' surface has been interesting to a sort of space exploration programs which justify the relevant number of probes launched to this planet. Consequently, there's a huge orbital image file from Martian surface. With sensors whose spatial resolution has been getting better and better, the amount of information contained on these images grows on a rate higher than the capability of human being on extracting relevant data from these images. Among the present targets on planetary and lunar surface, impact craters stand out, not only on the surface of Mars, but on most of them. Identifying and counting these craters have a crucial significance on the study of planets, due the great amount of information available on a detailed analysis of them. They represent the only available tool to make remote measures about the relative age from geological formations on planets. Besides, they are important to space exploration since man has been prepared to send a future manned space mission to Mars. Given these relevancies, it had been developed on this dissertation a methodology that includes techniques for digital image processing and pattern recognition, aiming to detect impact craters on the surface of Mars... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Erivaldo Antonio da Silva / Banca: Almir Olivette Artero / Banca: José Roberto Nogueira / Banca: Wallace Correia de Oliveira Casaca / Banca: Miriam Maria Pedrosa / Resumo: Crateras de impacto são as estruturas mais estudadas na área de ciências planetárias, devido à grande quantidade de informações que podem revelar sobre o passado, a geologia e os processos físicos de um corpo planetário. Apesar de haver várias propostas de algoritmos para automatizar o processo de detecção de crateras, esta tarefa ainda não é realizada de maneira completamente automatizada. A necessidade de investigações por métodos eficientes para detecção automática dessas estruturas é cada vez maior, visto que muitas missões estão sendo enviadas ao espaço e com os dados adquiridos cada vez mais ricos em detalhes e mais abundantes, o trabalho manual tem se tornado inviável. Nesse sentido, a presente pesquisa propõe o desenvolvimento de uma abordagem para detectar e delinear automaticamente crateras de impacto em imagens de alta resolução espacial da superfície de Marte. A abordagem baseia-se nos princípios da morfologia matemática e na utilização de técnicas e estratégias de processamento morfológico de imagens, com foco na detecção de crateras de impacto subquilométricas. Do ponto de vista metodológico, quatro etapas principais são realizadas: i) pré-processamento visando a remoção de ruídos e o realce de bordas das estruturas presentes nas cenas; ii) detecção e delineamento das estruturas candidatas a crateras de impacto, a partir da transformação watershed e estratégias da dinâmica dos contornos; iii) pós-processamento com foco no refinamento da detecção das crateras de ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Impact craters are the most studied structures in planetary sciences, due to the large amount of information they can provide about the history, geology and physical processes of a planet. Although there are several approaches to automate the crater detection, such a task is not fully automated. The need for investigations of efficient methods to automate crater detection is increasing, as many missions have been launched into space, so as to acquire rich and detailed data, thus making the manual work impossible. In this thesis, we develop approach to detect and delineate automatically impact craters in high spatial resolution images of the surface of Mars. The particular proposed is based on the principles of mathematical morphology and the use of techniques and strategies of morphological image processing, with focuses on the detection of subkilometric craters. From the methodological point of view, four main steps are performed: i) pre-processing for noise removal and edge enhancement of structures present in the images; ii) detection and segmentation of crater candidates from the watershed transformation and contour dynamic strategies; iii) post-processing focusing on the refinement of impact crater detection and the removal of irrelevant structures; and (iv) evaluation of detection performance. Two experiments are performed, the first one for the HRSC images with spatial resolution of 12.5 m/pixel and the second for the HiRISE images with spatial resolution of 1 m/pixel.... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-05-20Bitstream added on 2014-06-13T19:29:09Z : No. of bitstreams: 1 pedrosa_mm_me_prud.pdf: 17811750 bytes, checksum: 63dbcd250b62d46ed9e3174e5af51380 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Atualmente, o estudo da superfície de Marte é de interesse de muitos programas de exploração espacial, o que justifica o número relevante de sondas enviadas ao planeta com o intuito de coletar amostras e produzir imagens da superfície. Com a melhora gradual dos sistemas sensores, os dados coletados pelas sondas podem produzir imagens com riqueza de detalhes que facilitam a identificação de alvos presentes nessas imagens. Consequentemente, existe um grande arquivo de imagens digitais da superfície marciana, sendo que esse arquivo cresce a uma taxa maior do que a capacidade do ser humano em extrair dados relevantes dessas imagens. Dentre os alvos presentes nas superfícies planetárias e lunar, as crateras de impacto se destacam, não só na superfície de Marte, mas na maioria delas. A identificação e contagem dessas crateras têm importância crucial no estudo dos planetas, devido à grande quantidade de informações que uma análise detalhada de sua distribuição e morfologia podem trazer. As crateras de impacto representam a única ferramenta disponível para medir, remotamente, a idade relativa de formações geológicas em planetas. Além disso, elas são importantes para a exploração espacial, visto que o homem tem se preparado para o envio de uma futura missão espacial, tripulada, para o planeta Marte... / Currently, the study of Mars’ surface has been interesting to a sort of space exploration programs which justify the relevant number of probes launched to this planet. Consequently, there’s a huge orbital image file from Martian surface. With sensors whose spatial resolution has been getting better and better, the amount of information contained on these images grows on a rate higher than the capability of human being on extracting relevant data from these images. Among the present targets on planetary and lunar surface, impact craters stand out, not only on the surface of Mars, but on most of them. Identifying and counting these craters have a crucial significance on the study of planets, due the great amount of information available on a detailed analysis of them. They represent the only available tool to make remote measures about the relative age from geological formations on planets. Besides, they are important to space exploration since man has been prepared to send a future manned space mission to Mars. Given these relevancies, it had been developed on this dissertation a methodology that includes techniques for digital image processing and pattern recognition, aiming to detect impact craters on the surface of Mars... (Complete abstract click electronic access below)

Uno de los sueños del ser humano siempre ha sido viajar hacia las estrellas y visitar otros planetas. El deseo de alcanzar destinos más allá de la Tierra ha impulsado el desarrollo de tecnologías innovadoras como el GPS [1] o el descubrimiento del efecto de la micro-gravedad en el decrecimiento de las células del cáncer [2]. Hace un siglo, la comunidad científica se preguntaba cómo viajar al espacio; en cambio, ahora, se pregunta si una misión espacial tripulada llegará a Marte antes del 2030. Uno de los hitos de la carrera espacial ocurrió el 12 de abril de 1961 cuando el cosmonauta ruso Yuri Gagarin se convirtió en el primer ser humano en visitar el espacio [3]; 8 años más tarde, el 21 de julio de 1969, el primer ser humano llegaría a la Luna [4]. Hoy casi medio siglo después, organizaciones como la NASA o SpaceX están desarrollando la tecnología para enviar astronautas a Marte antes del 2030 [5] luego de que se han enviado exitosamente alrededor de una docena de dispositivos no tripulados al planeta rojo. Este acontecimiento pretende ser el primero de una serie de eventos similares, tal como ocurrió en el proyecto del primer alunizaje. No obstante, a lo largo de 60 años de logros y de errores espaciales, se ha aprendido que, con el fin de enviar una tripulación a una superficie planetaria, es necesario evaluar un gran número de aspectos importantes para asegurar el éxito de estas misiones; razón por la cual, se suele llevar a bordo a ingenieros, médicos y cirujanos designados [6]. Un aspecto fundamental para el éxito de estas misiones recae especialmente en las medidas de seguridad para la tripulación; por esta razón, se propone este trabajo con el objetivo de asistir en el caso que una persona resulte lastimada o herida en el planeta Marte. Esta propuesta apunta al transporte de una persona herida en la superficie del planeta Marte, específicamente sobre una camilla. La etapa del transporte en una camilla puede marcar una diferencia en el estado del usuario si no se evalúan las complicaciones que pueden presentarse; de hecho, en Estados Unidos se reportaron 671 casos de eventos adversos entre 1996 y el 2005 relacionados al transporte en camillas de emergencia [7]. Por esta razón, en esta propuesta, se diseñó un medio de transporte con una superficie auto-nivelable sobre la cual puedan descansar los pacientes mientras son transportados por otros miembros de la tripulación hasta alcanzar una zona segura donde se pueda suministrar un tratamiento adecuado. El equipo deberá ser ensamblado en la Tierra y será transportado a Marte donde podrá ser usado. Cuando sea necesario traer de regreso a un tripulante que se encuentre fuera de la nave y que no pueda desplazarse por sí mismo, el equipo puede ser llevado hasta el lugar del accidente por un tripulante. Una vez que el equipo se encuentre en posición, el paciente deberá ser colocado sobre la superficie acolchonada por miembros calificados en emergencias médicas. A continuación, se deberá encender el sistema electrónico de la máquina para activar el sistema de nivelación automática; luego de lo cual, un tripulante calificado deberá empujar la camilla junto con el paciente de camino de regreso hasta llegar a destino; a la vez que el sistema de nivelación automática de la máquina actúa durante todo el trayecto y corrige automáticamente la inclinación de la superficie sobre la cual descansa el paciente. Una vez llegado a destino, el paciente podrá ser retirado de la camilla para recibir tratamiento y luego la máquina podrá ser apagada.

En este trabajo de tesis, se presenta la descripción sobre el diseño de un vehículo a tracción humana tripulado por dos personas para participar en la competencia del Nasa Human Rover Challenge. El vehículo ha sido diseñado para que recorra sobre una superficie que simula el terreno de Marte. El vehículo, capaz de plegarse, ocupa un espacio de 1.5 m de largo por 1.5 de ancho y 1.5 de alto. El chasis tendrá la capacidad de soportar y albergar a las dos personas, y en conjunto con el sistema de suspensión poder absorber las reacciones producidas en las ruedas por las desigualdades y obstáculos del terreno. La energía mecánica es suministrada por los dos conductores del vehículo, la cual será transmitida a través de engranajes hacia las llantas para lograr el movimiento correspondiente. Se utilizó la metodología del diseño VDI 221 para el desarrollo de todo el trabajo de tesis desde planeamiento de los conceptos de solución hasta el desarrollo del proyecto óptimo definitivo. En el primer capítulo, se realiza el estado del arte donde se contemplan diferentes vehículos tripulados y no tripulados utilizados por la NASA. El segundo capítulo contiene la elaboración de los conceptos de solución y selección del proyecto preliminar óptimo. El tercer capítulo comprende los cálculos de los sistemas que componen el vehículo y la selección de elementos correspondientes. La memoria del diseño es acompañada de los planos de ensamble y despiece. Posteriormente, en el cuarto capítulo se realiza el análisis económico de la fabricación del vehículo. Finalmente, se redactan las conclusiones del diseño del vehículo a tracción humana, así como las recomendaciones que se deben tomar en cuenta desde el aspecto de diseño.

Debido al lento desarrollo de la exploración robótica en el planeta Marte con el fin de obtener información geológica sobre la historia y formación del Sistema Solar, se ve necesaria la exploración local humana en este planeta. En ese contexto, «Un punto Rojo pálido» es un centro de investigación en el planeta Marte cuya exploración proyectual se centra en cuatro pilares arquitectónicos como ejes estructurantes del marco de conceptos: el cobijo humano, la estética tectónica, la percepción del espacio y la materialización de la arquitectura. Tras estudiar las condiciones específicas del lugar ubicado cerca de la línea ecuatorial del planeta: cráter Gale; se enfrenta el proyecto considerando criterios de eficiencia constructiva y economicidad material a través de la forma arquitectónica como germen de la estética tectónica. El ritmo circadiano humano y la exposición de este a situaciones de estrés constante son considerados por el proyecto como restricciones e insumos para la percepción del espacio. Considerando estos objetivos, el proyecto contempla el cobijo de una tripulación de 6 personas en renovación constante por periodos de 2 años terrestres. Para ello, como metodología proyectual orientada hacia la técnica arquitectónica y la materialización, se recurre al manejo de data geográfica del planeta marciano a través de software GIS; procesos de diseño algorítmico dentro de Grasshopper3D, junto a simulaciones de procesos físicos y aproximación en fabricación robótica remota, descartando la utilización de planimetría técnica como instrucciones de construcción en arquitectura, sino al hacer uso directamente del código ingresado a las máquinas de fabricación digital o robótica.