Escoamentos de alta velocidade, sejam eles pertencentes à classe supersônica ou hipersônica, são sistemas intrinsecamente ligados às tecnologias aplicáveis ao setor aeroespacial. A capacidade de se determinar a velocidade de um escoamento ganha particular importância se considerada sua aplicação como informação crítica na validação de códigos computacionais de dinâmica de fluidos. O objetivo do presente trabalho é a caracterização das velocidades de escoamentos produzidos por uma câmara de expansão. Para tanto, foram utilizadas três técnicas para medidas de velocidades supersônicas e subsônicas. Uma técnica intrusiva, que utiliza um Detector por Ionização Rápida, para caracterização de escoamentos supersônicos e duas técnicas ópticas, schlieren e um método modificado do schlieren que foi combinado com a absorção molecular do iodo. Com o uso do Detector por Ionização Rápida foi possível estudar escoamentos produzidos em uma pressão de 10-6 mbar e com velocidades que variaram de 21 até 726 ms-1. Usando o método das características para calcular a temperatura e o número de Mach, foi possível obter escoamentos com temperatura mínima de 29 K e com número de Mach máximo de 12. Com a velocimetria schlieren foi possível visualizar escoamentos sob um vácuo de até 200 mbar e com velocidades que variaram de 5,2 até 66,5 ms-1. A temperatura do escoamento variou de 300,0 a 297,6 K e o número de Mach máximo foi de 0,2. A partir da modificação do método schlieren, foi possível visualizar escoamentos em pressões de até 15 mbar, equivalente a uma ordem de grandeza inferior ao método schlieren convencional. Com o método foram medidas velocidades do escoamento que variaram de 92,0 a 190,0 ms-1. A temperatura variou de 295,3 a 280,1 K e o número de Mach máximo foi de 0,6.

O uso de sistemas de posicionamento por satélite vem se tornando uma necessidade mundial cada vez mais importante em termos comerciais e militares. O Plano Nacional de Defesa brasileiro, publicado em 2008 por meio de Decreto Presidencial, estabelece que o Ministério da Defesa e o Ministério da Ciência e Tecnologia promoverão medidas com vistas a garantir a autonomia de produção, lançamento, operação e reposição de sistemas espaciais, inclusive por meio de atividades de capacitação de pessoal nas áreas de concepção, projeto, desenvolvimento e operação de sistemas espaciais. O Decreto prevê o desenvolvimento de alternativas nacionais aos sistemas de localização e de posicionamento dos quais o Brasil depende, para fins de monitoramento e controle. Ainda, o desenvolvimento de tecnologia de determinação de coordenadas geográficas a partir de satélites é listado como prioridade para o setor aeroespacial do Brasil nesse Plano. Esta dissertação objetiva propor uma configuração de segmento espacial para um Sistema Brasileiro de Posicionamento por Satélites. Essa configuração representa um importante passo num projeto preliminar para o mesmo, devendo ser selecionadas as características de órbita para os satélites empregados no sistema. Utilizando cálculos baseados em Astrodinâmica e mediante restrições calculadas para a operação dos satélites, são apresentados dados para fundamentação da seleção e dimensionamento do segmento espacial do Sistema.

Three-dimensional (3D) displays project 3D images that give 3D perceptions and mimic real-world objects. Among the rich varieties of 3D displays, multiview displays take advantage of light’s various degrees of freedom and provide some of the 3D perceptions by projecting 2D subsampling of a 3D object. More 2D subsampling is required to project images with smoother parallax and more realistic sensation. As an additional degree of freedom with theoretically unlimited state space, orbital angular momentum (OAM) modes may be an alternative to the conventional multiview approaches and potentially project more images. This research involves exploring the possibility of encoding/decoding off-axis points in 2D images with OAM modes, development of the optical system, and design and development of a multiview colour display architecture. The first part of the research is exploring encoding/decoding off-axis points with OAM modes. Conventionally OAM modes are used to encode/decode the on-axis information only. Analysis of on-axis OAM beams referenced to off-axis points suggests representation of off-axis displacements as a set of expanded OAM components. At current stage off-axis points within an effective coding area are possible to be encoded/decoded with chosen OAM modes for multiplexing. Experimentally a 2D image is encoded/decoded with an OAM modes. When the encoding/decoding OAM modes match, the image is reconstructed. On the other hand, a dark region with zero intensity is shown. The dark region suggests the effective coding area for multiplexing. The final part of the research develops a multiview colour display. Based on understandings of off-axis representation of a set of different OAM components and experimental test of the optical system, three 1 mm monochromatic images are encoded, multiplexed and projected. Having studied wavelength effects on OAM coding, the initial architecture is updated to a scalable colour display consisting of four wavelengths.

O carcinoma basocelular (CBC) é uma neoplasia cutânea maligna de baixo potencial metastatizante, originada das células da camada basal da epiderme. Sua importância clínico-epidemiológica pode ser constatada pelo fato de constituir a neoplasia maligna mais comum na espécie humana, cujo principal fator etiológico é a exposição à radiação ultravioleta. Apesar da baixa incidência de metástases, a neoplasia pode adotar um comportamento localmente agressivo, com comprometimento de estruturas profundas e de forte apelo estético, como ocorre na região periocular. Uma das complicações advindas de sua infiltração neste sítio anatômico consiste na invasão de tecidos orbitários cujo tratamento é a exenteração, conduta mutiladora que consiste na retirada do globo ocular e das partes moles da órbita acometida. O objetivo deste estudo foi avaliar os casos de CBC com invasão orbitária que foram submetidos à exenteração no Hospital de Clínicas de Ribeirão Preto, no período de 1992 a 2012, para a possível identificação de fatores clínicos e morfológicos que possam predizer uma evolução desfavorável da neoplasia. Foi realizada uma coleta de dados clínicos, epidemiológicos e histopatológicos dos casos submetidos à exenteração a partir dos prontuários médicos dos pacientes. As lâminas referentes aos exames anátomo-patológicos foram revistas e foi realizado estudo imuno-histoquimico para os marcadores p53, bcl-2, actina de músculo liso e metaloproteinase-1. O grupo controle foi composto por pacientes com diagnóstico da neoplasia em topografia periocular, sem sinais de invasão orbitária. Para os casos com invasão orbitária o número de casos positivos marcados para p53 (0,21) e para actina de músculo liso (0,21) foi significantemente menor que o número de casos positivos para bcl-2 (0,63) e MMP-1 (0,58) (p= 0,0331). Entretanto, o número de casos positivos para bcl-2 (0,63) foi significantemente maior que o número de casos marcados por MMP-1 (0,58) (p=0,0126). Para os tumores sem invasão orbitária, o número de casos positivos para p53 (0,31) e actina (0,31) foi significantemente menor que o número de casos positivos para bcl-2 (0,63) eMMP-1 (0,50) (p=0,0273). Os resultados indicam que a invasão orbitaria por carcinoma basocelular palpebral ocorre com maior frequência no sexo masculino, em pacientes com longa história clínica de múltiplas lesões e submetidos a múltiplos procedimentos. Além disso, os marcadores estudados aparentemente não podem predizer um comportamento mais agressivo do tumor. / Basal cell carcinoma (BCC) is a malignant skin cancer of low metastasizing potential originated from the basal cells of the epidermis. Its clinical and epidemiological importance is evidenced by the fact that it is the most common malignancy in humans and it has as the main etiological factor the exposure to ultraviolet radiation. Despite the low incidence of metastases, the cancer can adopt a locally aggressive behavior with involvement of deep structures and it can have a strong aesthetic appeal, as in the periocular region. One of the complications arising from its infiltration in this anatomical site consists of orbital tissue invasion whose treatment is exenteration, a mutilating procedure consisting of the removal of the eyeball and the soft tissue of the affected orbit. The aim of this study was to evaluate the cases of BCC with orbital invasion that underwent exenteration at the Clinics Hospital of Ribeirão Preto Medical School, University of Sao Paulo, from 1992 through 2012, for possible identification of clinical and morphological factors that can predict an unfavorable evolution of the tumor. The clinical data were obtained from the patients\' charts and we have reviewed all the slides from exenteration specimens and performed immunohistochemical studies with p53, bcl-2, smooth muscle actin and metalloproteinase-1(MMP-1). The control group consisted of age-matched patients with eyelid basal cell carcinomas without orbital invasion. For cases with orbital invasion the number of positive cases labeled for p53 (0.21) and actin (0.21) was significantly lower than the number of positive cases for bcl-2 (0.63) and MMP -1 (0.58) (p = 0.0331). However, the number of positive cases for bcl-2 (0.63) was significantly greater than the proportion of positive cases for MMP-1 (0.58) (p = 0.0126). For cases without orbital invasion the number of positive cases for p53 (0.31) and actin (0.31) was significantly lower than the number of positive cases for bcl-2 (0.63) and MMP-1 (0.50) (p = 0.0273), even though the number of positive cases marked for MMP-1 (0.50) was not significantly different from number of positive cases for bcl-2 (0.63) (p = 0.059). The results indicate that orbital invasion of basal cell carcinoma of the eyelid was more frequent in male sex and that the patients have usually a long history of multiple lesions and were submitted to several procedures. In addition, our results suggest these markers can not predict an aggressive behavior for basal cell carcinomas of the periocular region.

<div>After completion of a resupply mission to NASA’s proposed Lunar Orbital Platform - Gateway, safe disposal of the Logistics Module is required. One potential option is disposal to heliocentric space. This investigation includes an exploration of the trajectory escape dynamics from an Earth-Moon L2 Near Rectilinear Halo Orbit (NRHO). The effects of the solar gravitational perturbations are assessed in the Bicircular Restricted 4-Body Problem (BCR4BP), as defined in the Earth-Moon rotating frame and in the Sun-B1 rotating frame, where B1 is the Earth-Moon barycenter. Disposal trajectories candidates are classified in three outcomes: direct escape, in direct escapes and captures.</div><div>Characteristics of each outcome is defined in terms of three parameters: the location of the apoapses within to the Sun-B1 rotating frame, a characteristic Hamiltonian value, and the osculating eccentricity with respect to the Earth-Moon barycenter. Sample trajectories are presented for each outcome. Low-cost disposal options are introduced.</div>

Orientador: Oton Cabo Winter / Banca: Ernesto Vieira Neto / Banca: Nelson Callegari Júnior / Resumo: Neste trabalho propõe-se analisar a dinâmica do sistema Prometeu - Pandora - Anel F de Saturno, buscando soluções para alguns comportamentos anômalos observados em seus componentes. É realizada uma descrição geral, contextualizando este sistema dentro da estrutura de satélites e anéis de Saturno. A seguir, apresenta-se dados de interesse obtidos até o presente, a partir de observações realizadas pelas sondas espaciais Pioneer 11 e Voyager 1 e 2 e pelo Hubble Space Telescope, citando os pontos problemáticos deste sistema. A teoria necessária para a compreensão de alguns aspectos é colocada e discutida através de breves explanações. As principais publicações relacionadas ao tema são analisadas e comentadas, em ordem cronológica, demonstrando os avanços realizados no conhecimento deste sistema. Elabora-se uma proposta de investigação na tentativa de reproduzir os resultados mais importantes e através deles evoluir para a busca de novas informações que venham auxiliar no entendimento da dinâmica deste sistema, utilizando-se de ferramentas de simulação numérica, nas quais são acrescentados parâmetros e influências muitas vezes não-consideradas. Em trabalhos futuros, pretende-se realizar uma análise acurada dos resultados deste trabalho, introduzindo novas variáveis e elementos que possam enriquecer a teoria que vem sendo construída e que explique de maneira cada vez mais satisfatória os enigmas existentes no sistema Prometeu - Pandora - Anel F de Saturno. / Abstract: In this work, we propose to analyze the dynamic of the Prometheus - Pandor - Saturn F ring system, searching for answers to the anomalous behavior of these bodies. We've made a general description, talking about this system and also about the ring and satellites structures of Saturn. Next, we show interesting data obtained until the moment from observations realized by the spacecrafts Pioneer 11 and 12 and Hubble Space Telescope, enumerating problematic points. We present the necessary theory to understand some aspects in evidence, discussing it through soon explanations. The main publications related to the topic are commented, in chronological order, showing advances in the understanding of this system. We've made an investigative offer to reproduce the most important results and through them develop new information to help the understanding of this dynamic system, using numerical simulations tools, in which we add new parameters and influences that wasn't consider. In future works, we'll try realize an accurate analyze of this work results, introducing new variables and elements to enrich the theory that has been built and to explain in a more clear manner the puzzle that exists in the Prometheus - Pandora - F ring system of Saturn. / Mestre

Orientador : Erivaldo Antonio da Silva / Resumo: A segmentação de imagens é um processo muito utilizado e relevante em diversas áreas do conhecimento. Neste trabalho tem-se um exemplo na área de cartografia. O processo de extração de feições não é uma tarefa fácil e necessita do uso de técnicas mais complexas e de dados com boa qualidade para o sucesso dos resultados. Assim, este trabalho teve por objetivo reunir técnicas de Processamento Digital de Imagens (PDI), em especial a Morfologia Matemática, em conjunto com imagens de Sensoriamento Remoto, na utilização específica da segmentação de imagens, visando a obtenção de resultados relevantes à área de cartografia. Visto que os operadores morfológicos utilizam como padrão de reconhecimento apenas os valores de brilho, a idéia foi realizar um tratamento de realce que melhorasse a qualidade das feições de interesse para serem extraídas no processo de segmentação. A melhora da qualidade dessas imagens pode contribuir para a obtenção de resultados mais significativos. Para isto, foram utilizados alguns dos operadores morfológicos contidos na toolbox de morfologia matemática acoplada ao software MATLAB, voltados a etapa de préprocessamento de imagens originais ("brutas") e a implementação de duas abordagens utilizadas para a geração da imagem de marcadores. A imagem original e/ou tratada e a imagem de marcadores são usadas como parâmetros de entrada no processo de segmentação com o operador watershed. Os operadores implementados foram o gradiente morfológico multi-escala e o mínimos impostos. As imagens utilizadas são imagens orbitais do satélite Landsat, dos sensores TM e ETM+, disponíveis no banco de imagens da FCT - Unesp. Após a realização dos testes foi verificado o desempenho dos operadores implementados e realizada a análise dos resultados...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Image segmentation is a process often used in several different areas including Cartography. Feature extraction is a very troublesome task, and successful results require more complex techniques and good quality data. The aim of this work is to study Digital Image Processing techniques, with emphasis in Mathematical Morphology, using Remote Sensing imagery. These techniques were used to segment images aiming significant cartographic applications. Considering that morphological operators use grays levels as the major recognition pattern, the proposal of this research is to apply previously an enhancement technique aiming the improvement of the interest features to be extracted in the segmentation process. More meaningful results can be attained with this previous image enhancement step. In order to test the proposed approach some morphological operators related to early processing were applied in unprocessed images using an existing MatLab Toolbox. Furthermore, two distinct techniques generating marker images were implemented in the MatLab environment. The raw and the enhanced images, and the marker image were used as input parameters in the segmentation process with the Watershed operator. The implemented operators were the morphological multi-scale gradient and minima imposed. Orbital images of the Landsat satellite, sensors TM and ETM+ , available in the image database of FCT-UNESP were used. The performance of the implemented operators and the results were analised after some tests with the existing images. Extraction of linear features, such as highways, airports, etc., can contribute in cartographic applications as the feature identification or cartographic updating, considering that orbital images contain more recent information and the changes can be emphasized and extracted. The proposed objectives were reached with contributions to the segmentation processes using Watersheds. / Mestre

O carcinoma basocelular (CBC) é uma neoplasia cutânea maligna de baixo potencial metastatizante, originada das células da camada basal da epiderme. Sua importância clínico-epidemiológica pode ser constatada pelo fato de constituir a neoplasia maligna mais comum na espécie humana, cujo principal fator etiológico é a exposição à radiação ultravioleta. Apesar da baixa incidência de metástases, a neoplasia pode adotar um comportamento localmente agressivo, com comprometimento de estruturas profundas e de forte apelo estético, como ocorre na região periocular. Uma das complicações advindas de sua infiltração neste sítio anatômico consiste na invasão de tecidos orbitários cujo tratamento é a exenteração, conduta mutiladora que consiste na retirada do globo ocular e das partes moles da órbita acometida. O objetivo deste estudo foi avaliar os casos de CBC com invasão orbitária que foram submetidos à exenteração no Hospital de Clínicas de Ribeirão Preto, no período de 1992 a 2012, para a possível identificação de fatores clínicos e morfológicos que possam predizer uma evolução desfavorável da neoplasia. Foi realizada uma coleta de dados clínicos, epidemiológicos e histopatológicos dos casos submetidos à exenteração a partir dos prontuários médicos dos pacientes. As lâminas referentes aos exames anátomo-patológicos foram revistas e foi realizado estudo imuno-histoquimico para os marcadores p53, bcl-2, actina de músculo liso e metaloproteinase-1. O grupo controle foi composto por pacientes com diagnóstico da neoplasia em topografia periocular, sem sinais de invasão orbitária. Para os casos com invasão orbitária o número de casos positivos marcados para p53 (0,21) e para actina de músculo liso (0,21) foi significantemente menor que o número de casos positivos para bcl-2 (0,63) e MMP-1 (0,58) (p= 0,0331). Entretanto, o número de casos positivos para bcl-2 (0,63) foi significantemente maior que o número de casos marcados por MMP-1 (0,58) (p=0,0126). Para os tumores sem invasão orbitária, o número de casos positivos para p53 (0,31) e actina (0,31) foi significantemente menor que o número de casos positivos para bcl-2 (0,63) eMMP-1 (0,50) (p=0,0273). Os resultados indicam que a invasão orbitaria por carcinoma basocelular palpebral ocorre com maior frequência no sexo masculino, em pacientes com longa história clínica de múltiplas lesões e submetidos a múltiplos procedimentos. Além disso, os marcadores estudados aparentemente não podem predizer um comportamento mais agressivo do tumor. / Basal cell carcinoma (BCC) is a malignant skin cancer of low metastasizing potential originated from the basal cells of the epidermis. Its clinical and epidemiological importance is evidenced by the fact that it is the most common malignancy in humans and it has as the main etiological factor the exposure to ultraviolet radiation. Despite the low incidence of metastases, the cancer can adopt a locally aggressive behavior with involvement of deep structures and it can have a strong aesthetic appeal, as in the periocular region. One of the complications arising from its infiltration in this anatomical site consists of orbital tissue invasion whose treatment is exenteration, a mutilating procedure consisting of the removal of the eyeball and the soft tissue of the affected orbit. The aim of this study was to evaluate the cases of BCC with orbital invasion that underwent exenteration at the Clinics Hospital of Ribeirão Preto Medical School, University of Sao Paulo, from 1992 through 2012, for possible identification of clinical and morphological factors that can predict an unfavorable evolution of the tumor. The clinical data were obtained from the patients\' charts and we have reviewed all the slides from exenteration specimens and performed immunohistochemical studies with p53, bcl-2, smooth muscle actin and metalloproteinase-1(MMP-1). The control group consisted of age-matched patients with eyelid basal cell carcinomas without orbital invasion. For cases with orbital invasion the number of positive cases labeled for p53 (0.21) and actin (0.21) was significantly lower than the number of positive cases for bcl-2 (0.63) and MMP -1 (0.58) (p = 0.0331). However, the number of positive cases for bcl-2 (0.63) was significantly greater than the proportion of positive cases for MMP-1 (0.58) (p = 0.0126). For cases without orbital invasion the number of positive cases for p53 (0.31) and actin (0.31) was significantly lower than the number of positive cases for bcl-2 (0.63) and MMP-1 (0.50) (p = 0.0273), even though the number of positive cases marked for MMP-1 (0.50) was not significantly different from number of positive cases for bcl-2 (0.63) (p = 0.059). The results indicate that orbital invasion of basal cell carcinoma of the eyelid was more frequent in male sex and that the patients have usually a long history of multiple lesions and were submitted to several procedures. In addition, our results suggest these markers can not predict an aggressive behavior for basal cell carcinomas of the periocular region.

Imaging at the nanoscale and/or at remote locations holds great promise for studies in fields as disparate as the life sciences and materials sciences. One such microscopy technique, stimulated emission depletion (STED) microscopy, is one of several fluorescence based imaging techniques that offers resolution beyond the diffraction-limit. All current implementations of STED microscopy, however, involve the use of free-space beam shaping devices to achieve the Gaussian- and donut-shaped Orbital Angular Momentum (OAM) carrying beams at the desired colors –-- a challenging prospect from the standpoint of device assembly and mechanical stability during operation. A fiber-based solution could address these engineering challenges, and perhaps more interestingly, it may facilitate endoscopic implementation of in vivo STED imaging, a prospect that has thus far not been realized because optical fibers were previously considered to be incapable of transmitting the OAM beams that are necessary for STED. In this thesis, we investigate fiber-based STED systems to enable endoscopic nanoscale imaging. We discuss the design and characteristics of a novel class of fibers supporting and stably propagating Gaussian and OAM modes. Optimization of the design parameters leads to stable excitation and depletion beams propagating in the same fiber in the visible spectral range, for the first time, with high efficiency (>99%) and mode purity (>98%). Using the fabricated vortex fiber, we demonstrate an all-fiber STED system with modes that are tolerant to perturbations, and we obtain naturally self-aligned PSFs for the excitation and depletion beams. Initial experiments of STED imaging using our device yields a 4-fold improvement in lateral resolution compared to confocal imaging. In an experiment in parallel, we show the means of using q-plates as free-space mode converters that yield alignment tolerant STED microscopy systems at wavelengths covering the entire visible spectrum, and hence dyes of interest in such imaging schematics. Our study indicates that the vortex fiber is capable of providing an all-fiber platform for STED systems, and for other imaging systems where the exploitation of spatio-spectral beam shaping is required.

Orientador: Othon Cabo Winter / Resumo: Encontrar um planeta como a Terra fora do Sistema Solar parece ser dificil. Quando olhamos para os dados dos quase 4000 exoplanetas descobertos até o momento vemos que nenhum deles é similar à Terra. Uma alternativa para encontrar um outro planeta como a Terra seria olhar para as regiões coorbitais dos exoplanetas gigantes, sendo que sistemas coorbitais podem ser descritos como os sistemas onde dois ou mais corpos compartilham uma mesma órbita média. Nosso objetivo neste trabalho é formar um planeta com a massa da Terra que seja coorbital a um corpo bastante massivo, como um planeta gigante ou uma anã marrom. Para isso nós fizemos várias simulações utilizando o pacote Mercury de integração numérica para o problema de N-corpos. Com os resultados analisamos como a razão de massa do sistema e a separação entre os corpos afetam a região de estabilidade coorbital, e então determinamos seus limites radial e angular. Tendo a região de estabilidade coorbital bem definida para cada um dos sistemas estudados, nós fizemos novas simulações numéricas distribuindo dentro da região de estabilidade coorbital 500 planetesimais que cujas massas somadas totalizam 2 ou 3M⊕. Nossos resultados mostraram que é possível formar planetas terrestres com massas iguais ou maiores que a da Terra nas regiões coorbitais. Esta formação é mais provável para os sistemas cujo corpo secundário possui uma órbita com semi-eixo maior menor que 1ua, sendo que os diferentes valores de razão de massa não afetam o proc... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Finding an Earth-like planet outside Solar System seems to be a difficult task. When we look at the data from the almost 4000 exoplanets discovered until now we see that none of them is similar to our Earth. An alternative to find other planet like Earth would be to look at the co-orbital regions of the giants exoplanets, being that co-orbital systems can be described as those systems where two or more bodies share the same mean orbit. Our main goal in this work is to form a planet co-orbiting with another massive body, like a giant planet, with the same mass of the Earth. To do that we have performed a series of numerical simulations with the package of computational integrators for the N-body problem called Mercury. With the results we have analyzed how the stable co-orbital region is affected by the system’s mass ratio and by the radial separation between bodies, and then we have determined the radial and angular limits of the stable co-orbital region. Having this region well determined for each one of the studied systems, we have performed new numerical simulations distributing 500 planetesimals within the stable co-orbital region, in which the sum of the planetesimals’s masses are equal to 2 or 3MEarth. Our results have shown that it is possible to form terrestrial planets with masses equals or bigger than the Earth’s inside the stable co-orbital regions. This formation is more likely to happen for the systems in which the secondary body has an orbit with semi-major axis... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre