The LISA Pathfinder project is an ESA/NASA technology demonstrator mission that must test the critical instrumentation required for a future space-borne gravitational wave observatory based on the LISA design. The satellite, to be launched by December 2015, carries two free-floating test masses and an interferometer that measures the relative distance between them. The main objective of the satellite is to demonstrate that the residual acceleration noise between the masses is lower than 3e-14 m/s^2/sqrt(Hz) in the band between 1-30 mHz. To achieve such a high sensitivity, the instrument is provided with an accurate control system that allows to sense and actuate on any of the 18 degrees of freedom of the system composed of the two test masses and the spacecraft, avoiding interfering the scientific measurements. The whole instrument is called the LISA Technology Package (LTP). At such low frequencies, the system is exposed to a broad list of external perturbations that eventually limit the sensitivity of the instrument. Amongst them, temperature fluctuations at different spots of the satellite can end up distorting the motion of the masses and the interferometer readouts through different mechanisms. In order to measure such fluctuations and to characterise their contribution to the system sensitivity, the satellite is equipped with a thermal diagnostic subsystem composed of a series of heaters and high precision temperature sensors. Three different kind of thermal perturbation mechanisms are to be studied with such a subsystem: (1) thermal effects inducing direct forces and torques to the test masses due to the presence of temperature gradients, (2) thermo-elastic distortion due to temperature fluctuations in the structure hosting the test masses and the interferometer and (3) thermo-optical distortion of two optical parts located outside the ultra-stable optical bench. This thesis focuses on the design of the experiments aimed to study the first two mechanisms. These experiments essentially consist in the injection of a series of heat loads near each of the thermal-sensitive locations in order to stress their associated thermal mechanism. Such an induced perturbation is visible with high SNR at both the optical measurements and the nearby temperature sensors, and allows to derive coupling coefficients for each of the effects or, at least, bound their contribution to the acceleration noise. The analysis of the impact of forces and torques on the masses has followed two approaches: first, a simulator environment has been designed and implemented to estimate the impact of any kind of heat signal applied close to the test masses and, secondly, a test campaign has been carried out by means of a LTP-test mass replica installed in a torsion pendulum facility. Regarding the simulator, a state-space model has been developed including a thermal system of the whole spacecraft and a specific design for each of the mechanisms that generate forces and torques from temperature gradients: the radiometer effect, the radiation pressure effect and asymmetric outgassing. This model has been integrated to a general simulator of the whole LTP performance, what has allowed to simulate the whole chain between the heater activation and the final impact to the closed-loop performance of the LTP. In parallel, the experimental campaign by means of a torsion pendulum facility of the University of Trento has allowed to characterise the impact of each of the effects in different scenarios of absolute temperature and pressure. On the other hand, the analysis of thermo-elastic noise in the LTP is based on the results obtained during a spacecraft Thermal Vacuum test campaign. In this test, a series of heater activations in the suspension struts that attach the LTP core assembly to the satellite structure allowed to bound the impact of temperature fluctuations at these locations and to characterise the main mechanical distortion mode associated to them. / LISA Pathfinder és una missió de la ESA amb participació de la NASA que pretén validar la instrumentació necessària per a un futur observatori espacial d'ones gravitatòries basat en el model LISA. Amb data de llançament pel desembre de 2015, el satèl·lit porta dues masses en caiguda lliure i un interferòmetre que mesura la seva distància relativa. L'objectiu principal és aconseguir mesurar una acceleració residual entre masses per sota de 3e-14 m/s^2/sqrt(Hz) en la banda entre 1 i 30 mHz, fet que requereix una precisió de picòmetres en la mesura. Per altra banda, un sofisticat sistema de control regula els 18 graus de llibertat del sistema conformat per les dues masses i el satèl·lit sense pràcticament afectar la mesura principal. El conjunt d'instrumentació que forma part d'aquest experiment s'anomena LISA Technology Package (LTP). Les freqüències d'operació del LTP, a la banda el mili-Hertz, exposen el sistema a una sèrie de pertorbacions externes difícils d'aïllar i que eventualment podrien limitar la precisió de l'instrument. Entre d'altres, fluctuacions de temperatura en punts concrets del sistema poden alterar les trajectòries de les masses i afectar la precisió de l'interferòmetre mitjançant diferents mecanismes tèrmics, per la qual cosa el satèl·lit porta un subsistema de diagnòstics tèrmics format per una xarxa de sensors de temperatura i escalfadors estratègicament col·locats. La finalitat d'aquest subsistema és estudiar tres tipus de pertorbacions tèrmiques mitjançant diferents experiments: (1) les forces i moments que perceben les masses quan estan exposades a gradients tèrmics, (2) les distorsions termo-elàstiques induïdes per fluctuacions de temperatura a l'estructura on es troben les masses i l'interferòmetre i (3) les distorsions termo-òptiques de dos components òptics que es troben fora de l'ultra-estable banc òptic de l'interferòmetre. D'entre tots aquests, aquesta tesi es centra en el disseny associat als experiments (1) i (2). Cada experiment consisteix principalment en la inducció de càrregues tèrmiques a llocs concrets que forcen una pertorbació tèrmica diferent. L'impacte de la pertorbació és visible amb alt SNR (Signal-to-Noise Ratio) tan a l'interferòmetre com als sensors tèrmics propers, cosa que permet extreure els coeficients principals de distorsió de cada cas. L'anàlisis dels efectes tèrmics que provoquen forces directament sobre les masses s'ha fet en dues parts: en primer lloc s'ha desenvolupat un simulador que permet estimar la dinàmica de les masses davant de qualsevol activació dels escalfadors propers i, en segon lloc, s'ha dut a terme una campanya experimental amb una rèplica de les masses de test i els diagnòstics tèrmics que està instal·lada en un pèndol de torsió de la Universitat de Trento. Pel que fa al simulador, s'ha implementant un model d'espai d'estats que inclou un model tèrmic de tot el satèl·lit i submodels per a cada un dels mecanismes que poden generar forces i moments sobre les masses, que són l'efecte radiomètric, la pressió per radiació i el flux de desgasificació (outgassing) de les superfícies. Aquest model s'ha integrat en un simulador global del LTP, cosa que permet estudiar l'impacte que una activació tèrmica acaba induïnt a l'interferòmetre i en els llaços de control. D'altra banda, la campanya experimental ha permès caracteritzar les contribucions de cada un d'aquests efectes tèrmics en diferents condicions de temperature i pressió. Pel que fa a l'anàlisi de la distorsió termo-elàstica, la investigació s'ha centrat en els resultats obtinguts durant una campanya de proves on es va sotmetre el satèl·lit sencer en condicions realistes de pressió, temperatura i radiació solar. Breus activations dels escalfadors col·locats a prop de les barrers que subjecten la part principal del LTP han permès caracteritzar el mecanisme de distorsió principal i definir un límit superior en l'acoblament entre fluctuacions de temperatura en aquesta l'estructura i l'interferòmetre.

Computational simulation is one of the basic techniques of modern Astrophysics. The long-term time astrophysical processes cannot be treated with explicit approaches because that they are limited, in their maximum time step, by the restriction known as Courant-Friedrichs-Lewy Condition. In order to use implicit approaches a system of coupled algebraic equations needs to be solved. It is composed by all the equations of each one of the discrete points of the model and the usual solution comes through a Newton-Raphson scheme. The computational cost substantially increases with the number of unknowns of the model. In implicit schemes the properties of the current time step depends on the values of the unknown variables at that time step, so everything has to be calculated simultaneously. The consequence is that all equations should be jointly solved inverting of a huge sparse matrix (it is a squared n*v matrix, being n the number of particles and v the number of independent variables of the system). Due to this restriction, historically the implicit hydrodynamics had been only applied to one-dimensional systems. It would be very interesting to build an Implicit hydrocode taking advantage of the so called Smoothed Particle Hydrodynamics or SPH. This technique has been being applied successfully in astrophysics and cosmology and fluid physics. SPH integrates the dynamic fluid equations in each point of the Lagragian formalism (named particles because they have an associated mass) calculating speed, position, density and pressure as interpolations from neighbour particles. Unlike Eulerian methods the Lagragian approach does not need from a rectangular grid covering the integration domain. Therefore storage and computing time is not wasted in void regions. Fluids are decomposed in a set of particles where the numerical treatment of the three-dimensional movement derived from pressure and auto-gravity is easier. The goal of this thesis is to describe the main features and the implementation of a new SPH code which uses implicit approach, called ISFAA (Implicit SPH for Astrophysical Applications). This code enlarges the previous work from "An Implicit Smooth Particle hydrodynamic Code", Knapp C. (2000) and recent developments of the SPH scheme (based on the variation principle), artificial viscosity, gravity and thermal conductivity. Because of the huge effort which has to be invested to build and validate the new SPH code, it is pretended that in the future its use can be extended to a large number of scenarios. With this end a modular design has been implemented that allows to separate the code general treatment, the particular implementation of the basic evolutionary equations and the physical properties (equation of state, artificial viscosity, etc.). Furthermore, to find the solution of the equations' system, the library of parallel algorithms PARDISO, embodied in the library Intel MKL, has been used. Future improvements in these libraries will have a positive impact on the new code. To validate the code and check each one of the physical ingredients, a set of basic tests (point-like explosion, The wall heating shock, Rayleigh-Taylor instabilities, Free-Fall collapse, etc) were run and analyzed as well as several tests incorporating gravity (Toy Star, stability of a solar mass star and a White Dwarf). And finally, we show the evolution of a single quasi-static system. To handle with these scenarios we have built a slightly different implicit scheme, were velocities are not explicitly included in the equations of movement. The main aim of this tests is to demonstrate that an implicit quasi-hydrostatic scheme is able to work with time-steps many orders of magnitude large (10^4) than the characteristic current Courant time. / La simulación mediante ordenador es una de las herramientas básicas de la Astrofísica moderna. Los procesos de gran escala temporal son imposibles de tratar con enfoques explícitos ya que estos se encuentran limitados, en su paso de tiempo máximo, por la restricción conocida como condición de Courant-Friedrichs-Lewy. Para utilizar los enfoques implícitos se genera un sistema de ecuaciones algebraicas acopladas, habitualmente resuelto con un esquema de Newton-Raphson y compuesto por todas las ecuaciones de cada uno de los puntos de resolución del modelo. El coste computacional de resolución aumenta sustancialmente con el número de incógnitas que han de determinarse a cada paso de tiempo. Las propiedades del siguiente paso de tiempo dependen de los valores de las variables desconocidas en dicho paso de tiempo y por tanto todas han de ser calculadas simultáneamente. La consecuencia es que todo el sistema de ecuaciones se ha de resolver conjuntamente realizando la inversión de una matriz dispersa enorme (la matriz es cuadrada y tiene un tamaño de n*v, siendo n el numero de partículas y v el número de variables independientes del sistema). Debido a esta restricción, la hidrodinámica implícita históricamente ha sido aplicada a sistemas en una sola dimensión. Para su implementación multidimensional sería interesante utilizar un enfoque lagrangiano como el suavizado de partículas hidrodinámicas denominado "Smooth Particle Hydrodynamics" ó SPH. La técnica se viene aplicando con éxito al campo de la astrofísica, la cosmología y diferentes problemas de la física de fluidos. El SPH integra las ecuaciones de la dinámica de fluidos en cada punto del formalismo lagrangiano (denominado partícula por tener una masa asociada) calculando velocidad, posición, densidad y presión como una interpolación de los valores de las partículas vecinas. Los métodos lagrangianos, a diferencia de los eulerianos, no necesitan de una malla regular que cubra la totalidad del espacio de integración, por tanto, la memoria y el tiempo de cálculo no se desperdician en la resolución de espacios vacíos. Los fluidos se descomponen en un conjunto de partículas donde podemos tratar numéricamente de forma más sencilla el movimiento en tres dimensiones derivado de las fuerzas de presión y auto-gravedad. El objetivo de esta tesis es detallar las principales características y la implementación de un nuevo código SPH, con un enfoque implícito, al que hemos denominado ISFAA (Implicit SPH for Astrophysical Applications). Este código amplia el trabajo previo de Knapp. C., 2000 e incluye el esquema físico más actual del SPH (basado en el principio variacional), viscosidad artificial, gravedad y conductividad térmica. Dado el enorme esfuerzo que supone construir y validar un nuevo código SPH, se pretende que en el futuro su utilidad se extienda al mayor número posible de escenarios. Con este fin se ha optado por un diseño modular que separe el tratamiento general del código de la implementación concreta de ecuaciones evolutivas básicas y de las propiedades del material (ecuación de estado, viscosidad artificial, etc.). Además, para la resolución del sistema de ecuaciones se utiliza la biblioteca de algoritmos paralelos PARDISO, que incorpora la librería Intel MKL y que en el futuro tendrá mejoras que impactarán positivamente en el código. Para comprobar la corrección del código y probar cada uno de los ingredientes físicos, se especifican una serie de test básicos (Explosión puntual, The wall heating shock, inestabilidades de Rayleigh-Taylor, caída libre, etc.) y una serie de test con gravedad (Toy Star, estabilización de una estrella de masa solar y una enana blanca). Por último se muestra la evolución de un sistema cuasiestático, en el que las velocidades no se encuentran explícitamente en el modelo. Este test está orientado a demostrar que el código implícito podría aplicarse con éxito en estas situaciones, consiguiendo simular el sistema en largos intervalos temporales.

Capítols 1 i 7 escrits també en anglés / The spatial decision-making process for the purpose of planning, policies, plans, or territorial programs, is intimately tied to the concept of location in the respective geographical space, mainly because many aspects such as natural resources; raw materials, infrastructure, proximity to markets, weather, culture, safety and strategic areas, among others, can be determined, and directly or indirectly related, based on spatial locations. Because of this and assuming that the geographical space constitutes a complex system, it is necessary that the spatial decision-making process intended for achieving aspects of location of goods and services, and/or events for the aforementioned purposes, is carried out in an interdisciplinary way, preferably through participation and consensus from the involved stakeholders involved.In this thesis, an applied research is presented that had as main purpose to provide an archetype that supports the process of spatial decision-making through the spatial consensus by diverse social actors, specially in regard to the location of goods, services and/or events. The archetype, based on the spatial version of the Delphi method modified, has as main characteristic the use of the opinions from a group of experts to solve a problem in the context of the decision-making process and / or in the framework for foresight while also considering the geographical aspect, all of this in order to reach a consensus in regard to the identification of an optimal location in a limited part of a territory.By following the Design Science Research methodology (DSR) and by adopting as auxiliary methods, Documentary Research and Reuse-Based Software Development, an artifact called Geospatial System of Collective Intelligence (SIGIC) was devised through which a collective intelligence behavior could be induced into multidisciplinary groups not experienced in the use of geotechnologies, and for the purpose of locating goods, services, and / or events through the spatial consensus from the participants. After having evaluated the artifact in five different spatial decision situations, two of them in Italy for the location of an air quality monitoring station, and for the zoning of the street prostitution process; two of them in Ecuador to determine the location for the installation of a booth for the screening of HIV and to state the location of booths for the annual initiative for blood collection, and finally, one more in Antarctica, Greenwich Island to determine the location of goods and services to plan the activities of the Scientific Station Pedro Vicente Maldonado.The main results exhibit that even multidisciplinary groups without previous experience in the use of geotechnologies can interact with these tools to study and determine through consensus of their spatial opinions, the potential location of goods, services and / or events in a given territory, thus achieving in this way a process of Collective Spatial Analysis as support for spatial decisions, mainly in aspects related to planning, organization, and use of resources in the territory, and even for the evaluation, preparation, or adoption of policies, plans, and corresponding programs. / El proceso de toma de decisiones espaciales con fines de planificación, políticas, planes o programas territoriales, está estrechamente vinculado con el concepto de la localización en el espacio geográfico respectivo, principalmente porque en base a las ubicaciones espaciales se pueden determinar y relacionar directa e indirectamente, muchos otros aspectos como son los recursos naturales, las materias primas, la infraestructura, la proximidad al mercado, el clima, la cultura, las áreas estratégicas y de seguridad, entre otros. Por esta razón, y asumiendo que el espacio geográfico constituye un sistema complejo, es necesario que la toma de decisiones espaciales destinada a lograr aspectos de localización de bienes servicios y/o eventos para lo fines antes mencionados, se efectúe interdisciplinarmente, preferentemente a través de la participación y consenso de los actores involucrados.En esta tesis se presenta una investigación aplicada que tuvo como propósito aportar un arquetipo para coadyuvar en el proceso de toma de decisiones espaciales por medio del consenso espacial entre diversos actores sociales, primordialmente con respecto a la localización de bienes, servicios y/o eventos. El arquetipo, basado en la versión espacial del Método Delphi modificado, tiene como característica principal el uso de las opiniones de un grupo de expertos para resolver un problema en el contexto de toma de decisiones y/o marco de previsión considerando el aspecto geográfico, con el objetivo de llegar a un consenso respecto a la identificación de una ubicación óptima en una parte limitada del territorio.Siguiendo la metodología de Investigación en Ciencia del Diseño (DSR por su acrónimo en Inglés) y adoptando como métodos auxiliares la Investigación Documental y el Desarrollo de Software Basado en la Reutilización, se ideó el artefacto llamado Sistema Geoespacial de Inteligencia Colectiva (SIGIC), con el cual se logró inducir y coordinar un comportamiento de inteligencia colectiva en grupos multidisciplinares no experimentados en el uso de geotecnologías, con el propósito de localizar bienes, servicios y/o eventos mediante el consenso espacial de los participantes. Este artefacto se evaluó en cinco situaciones diferentes de decisión espacial: dos en Italia, para la ubicación de una estación de monitoreo de calidad del aire y para la zonificación del proceso de prostitución de calle; dos en Ecuador, para determinar el lugar de instalación de un puesto para pruebas de tamizaje de VIH y para establecer las ubicaciones de puestos para la campaña anual de colecta de sangre; y una en la Antártida, Isla de Greenwich, para determinar la ubicación de bienes y servicios con fines de planificación de actividades de la Estación Científica Pedro Vicente Maldonado.Los principales resultados exhiben que grupos multidisciplinares sin práctica en el uso de geotecnologías pueden interactuar con estas herramientas para estudiar y determinar a través del consenso de sus opiniones espaciales, la probable localización de bienes, servicios y/o eventos en un territorio determinado, conformando de esta manera un proceso de Análisis Espacial Colectivo como soporte a las decisiones espaciales principalmente, para aspectos de planificación, organización y empleo de recursos en el territorio o bien para la evaluación, preparación o adopción de políticas, planes y programas correspondientes. / El procés de presa de decisions espacials amb fins de planificació, polítiques, plans o programes territorials, esta íntimament vinculat amb el concepte de la localització en l’espai geogràfic respectiu, principalment perquè en base a las ubicacions espacials es pot determinar i relacionar directament i indirecta, molts altres aspectes com són els recursos naturals, les matèries primeres, la infraestructura, la proximitat al mercat, el clima, la cultura, les àrees estratègiques i de seguretat, entre d´altres. Per aquesta raó, i assolint que el espai geogràfic constitueix un sistema complex, és necessari que la presa de decisions espacials destinada a aconseguir aspectes de localització de béns serveis i/o esdeveniments per els fins anteriorment esmentats, s’efectui interdisciplinariament, de manera preferent mitjançant la participació i consens dels actors involucrats.A aquesta tesi es presenta una investigació aplicada que va tenir com a propòsit aportar un arquetip per coadjuvar en el procés de presa de decisions espacials mitjançant el consens espacial entre diversos actors socials, primordialment respecte de la localització de béns, serveis i/o esdeveniments. L'arquetip, basat en la versió espacial del Mètode Delphi modificat, té com a característica principal l'ús de les opinions d'un grup d'experts per resoldre un problema en el context de presa de decisions i/o marc de previsió considerant l'aspecte geogràfic, amb el objectiu d'arribar a un consens respecte a la identificació d'una ubicació òptima en una part limitada del territori.Tot seguint la metodologia d´Investigació en Ciència del Disseny (DSR per el seu acrònim en anglès) i adoptant com a mètodes auxiliars la Investigació Documental i el Desenvolupament de Software Fonamentat en la Reutilització, es va idear l’artefacte anomenat Sistema Geoespacial d’Intel·ligència Col·lectiva (SIGIC), mitjançant del qual es va aconseguir induir i coordinar un comportament d’intel·ligència col·lectiva en grups multidisciplinaris no experimentats en l’ús de geotecnologíes, amb el propòsit de localitzar béns, serveis i/o esdeveniments mitjançant el consens espacial dels participants. Aquest artefacte es va avaluar en cinc situacions diferents de decisió espacial: dos a Itàlia, per a la ubicació d'una estació de monitorització de qualitat de l'aire i per a la zonificació del procés de prostitució del carrer; dos a Equador, per determinar el lloc d'instal·lació d'un posat per a proves de tamisatge de VIH i per establir les ubicacions de llocs per a la campanya anual de col·lecta de sang; i una a l'Antàrtida, Illa de Greenwich, per determinar la ubicació de béns i serveis amb fins de planificació d'activitats de l'Estació Científica Pedro Vicente Maldonado.Els principals resultats exhibeixen que grups multidisciplinaris sense practica en l’ús de les geotecnologíes poden interactuar amb aquestes eines per estudiar i determinar mitjançant el consens de les seves opinions espacials, la probable localització de béns, serveis i/o esdeveniments en un territori determinat, conformant d´aquesta manera un procés d’Anàlisi Espacial Col·lectiu com a suport a les decisions espacials principalment, per aspectes de planificació, organització i ocupació de recursos en el territori o bé per l´avaluació, preparació o adopció de polítiques, plans i programes corresponents. / Il processo decisionale spaziale ai fini della pianificazione, delle politiche, dei piani o dei programmi territoriali, è strettamente legato al concetto di localizzazione dello spazio geografico di riferimento, principalmente perché in base alle ubicazioni spaziali possono essere determinati e si relazionano direttamente e indirettamente, molti altri aspetti tra i quali le risorse naturali, le materie prime, le infrastrutture, la vicinanza al mercato, il clima, la cultura, le aree strategiche e di sicurezza. Quindi, assumendo che lo spazio geografico costituisce un sistema complesso, è necessario che le decisioni spaziali volte ad ottenere aspetti per la localizzazione di beni e servizi e/o eventi per i fini prima menzionati, siano effettuate in maniera interdisciplinare, preferibilmente attraverso la partecipazione e il consenso tra le parti interessate. In questa tesi viene presentata una ricerca applicata che ha avuto come proposito fornire un archetipo per aiutare nel processo decisionale spaziale per mezzo del consenso speciale tra diversi attori sociali, soprattutto per quanto riguarda la localizzazione dei beni, servizi e/o eventi. L'archetipo, in base alla versione spaziale del Metodo Delphi modificato, ha come caratteristica principale l'uso delle opinioni di un gruppo di esperti per risolvere un problema nel contesto del processo decisionale e/o di un quadro di previsione considerando l'aspetto geografico, con l'obiettivo di giungere ad un consenso riguardo l'identificazione di una posizione ottimale in una parte limitata del territorio. Seguendo la metodologia della Ricerca Scientifica di Progettazione (DSR con il suo acronimo in inglese) e adottando come metodi ausiliari la Ricerca Documentaria e lo Sviluppo del Software Basato sulla Riutilizzazione, è stato messo a punto l’artefatto chiamato Sistema Geo-Spaziale di Intelligenza Collettiva (SIGIC), con il quale è stato possibile indurre e coordinare un comportamento di intelligenza collettiva in gruppi multidisciplinari non sperimentati nell'uso di geo-tecniche, al fine di localizzare beni, servizi e/o eventi attraverso il consenso spaziale dei partecipanti. Questo artefatto è stato valutato in cinque situazioni diverse di decisione spaziale: due in Italia, per l'ubicazione di una stazione di monitoraggio della qualità dell'aria e per la zonizzazione del processo di prostituzione di strada; due in Ecuador, per determinare il luogo di installazione di un centro per i test per l'HIV e per stabilire le ubicazioni di centri per la campagna annuale di donazione del sangue; e una in Antartide, nell'isola Greenwich, per determinare l'ubicazione di beni e servizi al fine di pianificare le attività della Stazione Scientifica Pedro Vicente Maldonado. Dopo aver valutato l'artefatto in cinque differenti situazioni di decisione spaziale, i principali risultati mostrano che i gruppi multidisciplinari senza pratica nell'uso di geo-tecniche possono interagire con questi strumenti per studiare e determinare attraverso il consenso delle loro opinioni spaziali, la probabile localizzazione dei beni, servizi e/o eventi in un determinato territorio, formando così un processo di Analisi Spaziale Collettiva principalmente come supporto alle decisioni spaziali, per gli aspetti di pianificazione, organizzazione e l'uso delle risorse in il territorio o anche per la valutazione, la preparazione o l'adozione di politiche, piani e programmi corrispondenti.

Tesi per compendi de publicacions / Avui dia, s'estima que el mercat de la geom atica mou pels volts de 30 bilions d'euros. Al darrera del creixement d'aquest mercat hi trobem noves tecnologies,projectes i aplicacions, com per exemple, \Global Positioning System"(GPS), Galileo, \Global Monitoring for Environment and Security"(GMES), Google Earth, etc. Actualment, la demanda i el consum de geoinformaci o est a incrementant i, a m es a m es, aquesta ha de ser precisa, exacta, actualitzada i assequible. Amb l'objectiu d'acomplir aquests requisits t ecnics i, en general, la demanda del mercat, la ind ustria i l' ambit acad emic estan introduint un darrera l'altre sistemes d'imatgeria, plataformes a eries i plataformes satel.litals. Per o alhora, aquests sistemes d'adquisici o introdueixen nous problemes com el calibratge i l'orientaci o de sensors, la navegaci o de les plataformes (de manera precisa i exacta segons el seu rendiment), la combinaci o de diferents tipus de sensors, la integraci o de dades auxiliars que provenen de diverses fonts, aspectes temporals com la gravaci o \cont nua"en el temps dels sensors, la feble geometria d'alguns d'ells, etc. Alguns d'aquests problemes es poden resoldre amb els m etodes i estrat egies actuals, sovint afegint pegats, per o la majoria no es poden resoldre amb els m etodes vigents o no es poden resoldre amb els m etodes vigents amb fiabilitat i robustesa. Aquesta tesi presenta les abstraccions i generalitzacions necess aries que permeten desenvolupar la propera generaci o d'ajustos de xarxes i m etodes d'estimaci o amb l'objectiu de resoldre aquests problemes. A m es, basada en aquestes idees, s'ha desenvolupat la principal eina d'aquesta recerca: la plataforma de software \Generic Extensible Network Approach"(GENA). L'objectiu d'aquesta recerca es establir les bases met odiques d'un concepte sistem atic per l'orientaci o i el calibratge de sensors aeris i provar la seva validesa amb nous models i aplicacions. Aix , en primer lloc, prenent dist ancia sobre el que s'ha fet tradicionalment i tenint en compte tot el que ens ofereix la tecnologia INS/GNSS, aquesta tesi genera un m etode per l'explotaci o dels sistemes INS/GNSS en l'orientaci o i el calibratge de sensors aeris. I, en segon lloc, s'han proposat i testejat amb dades reals alguns models que conformen aquest concepte, com per exemple, l' us de temps, posici o i actitud donats pel sistema INS/GNSS en mode relatiu (eliminant la necessitat dels par ametres d'absorci o d'errors INS/GNSS o la matriu d'orientaci o relativa IMU-sensor), l' us de temps, posici o, velocitat i actitud pel calibratge de temps (utilitzant aix la soluci o completa que donen els sistemes INS/GNSS per lligar les dimensions espacial i temporal) o reduir el nombre de mesures de l'orientaci o integrada de sensors tradicional, duent a terme la proposta \fast aerotriangulation", Fast AT. Aquesta recerca est a presentada a la tesi com un compendi d'articles. Aix doncs, els resultats de la tesi no s on nom es el document de la tesi en si mateix i les publicacions, hi ha tamb e un software comercial i models i aplicacions que validen el m etode proposat i representen un nou panorama per l'orientaci o i el calibratge de sensors aeris. / En la actualidad, el mercado de la geom atica est a valorado en unos 30 billones de euros. Tras el crecimiento de dicho mercado, se hallan nuevas tecnologias, proyectos y aplicaciones, como por ejemplo, \Global Positioning System"(GPS), Galileo, \Global Monitoring for Environment and Security"(GMES), Google Earth, etc. Hoy en d a, la demanda y el consumo de geoinformaci on est a increment andose y, adem as, dicha informaci on debe ser precisa, exacta, actualizada y asequible. Intentando cumplir estos requisitos t ecnicos y, en general, la demanda del mercado, la industria y el ambito acad emico est an introduciendo uno tras otro sistemas de imagen, plataformas a ereas y plataformas satelitales. Pero a su vez, estos sistemas de adquisici on introducen nuevos problemas como la calibraci on y la orientaci on de sensores, la navegaci on de las plataformas (debe ser precisa y exacta teniendo en cuenta su rendimiento particular), la combinación de diferentes tipos de sensor, la integraci on de datos auxiliares que proceden de diversas fuentes, aspectos temporales como la grabaci on \continua" en el tiempo de los sensores, la d ebil geometr a de algunos de ellos, etc. Algunos de estos problemas pueden resolverse con los m etodos y estrategias actuales, generalmente aplicando parches, pero la mayor a no se pueden resolver con los m etodos vigentes o no se pueden resolver con los m etodos vigentes con fi abilidad y robustez. Esta tesis presenta las abstracciones y generalizaciones necesarias que permiten desarrollar la pr oxima generaci on de ajustes de redes y m etodos de estimaci on con el objetivo de resolver estos problemas. Es m as, basada en estas ideas, se ha desarrollado la herramienta principal de esta investigaci on: la plataforma de software \Generic Extensible Network Approach"(GENA). El objetivo de esta investigaci on es establecer las bases met odicas de un concepto sistem atico para la orientaci on y la calibraci on de sensores a ereos, y probar su validez con nuevos modelos y aplicaciones. As pues, en primer lugar, distanci andonos de lo que tradicionalmente se ha realizado y considerando lo que la tecnolog a INS/GNSS nos ofrece, esta tesis crea un m etodo para la explotaci on de los sistemas INS/GNSS en la orientaci on y la calibraci on de sensores a ereos. Y, en segundo lugar, se proponen y testean con datos reales algunos modelos que constituyen este concepto, como por ejemplo, el uso de tiempo, posici on y actitud dados por el sistema INS/GNSS en modo relativo (eliminando la necesidad de los par ametros de absorci on de errores INS/GNSS o la matriz de orientaci on relativa IMU-sensor), el uso de tiempo, posici on, velocidad y actitud para la calibraci on temporal (utilizando as la soluci on completa que dan los sistemas INS/GNSS para enlazar las dimensiones espacial y temporal) o reducir el n umero de medidas de la orientaci on integrada de sensores tradicional, llevando a cabo la propuesta \fast aerotriangulation", Fast AT. Esta investigaci on est a presentada en la tesis como un compendio de art culos. Resumiendo, los resultados de la tesis no son s olo el documento de la tesis en sí mismo y las publicaciones, existe tambi en un software comercial y modelos y aplicaciones que validan el m etodo propuesto y presentan un nuevo panorama para la orientaci on y la calibraci on de sensores a ereos. / The geomatic market has an estimated value of some 30 thirty trillion euros. Behind this growing market, there are new technologies, projects and applications like Global Positioning System (GPS), Galileo, Global Monitoring for Environment and Security (GMES), Google Earth, etc. Modern society is increasingly demanding and consuming geoinformation that must be precise, accurate, up-to-date and affordable. In an attempt to meet these technical requirements and general market demand, industry and academia are introducing one imaging system, airborne platform and satellite platform after another. These acquisitions are introducing new problems such as calibration and orientation of the sensors, navigation of the platforms (with an accurate and precise processing of their individual performances), combination of different types of sensors, integration of auxiliary data provided from various sources, temporal issues of the ¿continuously¿ recording sensors, weak geometry of some sensors, etc. Some of the previous problems can be solved with current methods and strategies, oftentimes with a dose of patchwork. However, the vast majority of these problems cannot be solved with the current methods, or at least not with a like degree of robustness and reliability. This thesis presents the abstractions and generalizations needed to facilitate the development of the next generation of network adjustment and estimation methods that will make it possible to solve these problems. Moreover, the main tool of this research is a commercial software platform, ¿Generic Extensible Network Approach' (GENA), based on the proposed network approach. The goal of this research is to establish a methodical basis of a systematic approach to airborne sensor orientation and calibration and to prove its validity with newly-developed models and applications. On one hand, viewing the traditional DiSO and ISO from a distance and considering the possibilities that the INS/GNSS technology offers, this thesis generates a method to exploit the INS/GNSS systems for airborne sensor orientation and calibration. On the other hand, several models that constitute this method are proposed and tested with independent actual data sets; for example, the use of INS/GNSS-derived time, position and attitude in relative mode (avoiding the need for GNSS linear shift parameters, that absorb the INS/GNSS errors, or the relative orientation IMU-to-sensor, boresight, matrix), the use of INS/GNSS-derived time, position, velocity and attitude for time calibration (exploiting the full solution of the INS/GNSS systems to link the space and time dimensions) or the measurement reduction of the traditional integrated sensor orientation to perform the proposed "fast aerotriangulation", or Fast AT. This research is presented in the thesis as compiled papers. Therefore, the results of this thesis are not only the thesis document itself and a number of publications, but also a commercial software platform and models and applications that validate the proposed method and present a new panorama for airborne sensor orientation and calibration.

El estudio de la radiación del Fondo Cósmico de Microondas como principal evidencia del Big Bang como teoría de origen del Universo lleva consigo el desarrollado de receptores de muy alta sensibilidad y ancho de banda en la banda de ondas milimétricas. En esta tesis, se desarrolla el diseño e integración del receptor de la banda de 26 a 36 GHz del instrumento QUIJOTE (Q-U-I JOint TEnerife) que está basado en la conmutación de estados a través de conmutadores de fase de 180º y de 90º. Los circuitos conmutadores deben proporcionar una diferencia de fase plana, de 180º o de 90º respectivamente, en el rango de frecuencias del receptor. Además, en esta tesis se desarrolla el diseño de detectores a diodo, que deben proporcionar la conversión de la potencia de la señal de microondas a niveles de tensión a su salida, para lo que utilizan diodos Schottky. A su vez se analiza el comportamiento de circuitos y dispositivos discretos (diodos) con el cambio de la temperatura de operación, estudiando sus variaciones. Por último, para el desarrollo de los circuitos ha sido necesario el modelado de diodos de microondas, tanto Schottky como PIN, para su utilización en los circuitos y la operación de los circuitos a temperatura ambiente y a temperatura criogénica (alrededor de 15 K). / The analysis of the Cosmic Microwave Background radiation as main evidence of the Big Bang theory involves the development of very high sensitivity receivers and broadband working in millimetre-wave frequencies. In this thesis, the 26 to 36 GHz frequency band QUIJOTE (Q-U-I JOint TEnerife) instrument receiver is designed and integrated, which is based on phase switching using 180º and 90º phase switches. The phase switching circuits must ensure a flat phase difference, 180º or 90º respectively, in the whole frequency range covered by the receiver. Besides, microwave detectors based on Schottky diode are developed which convert the power of the microwave signal into output voltages. The behaviour and variations in performance of circuits and discrete devices are also analysed as a function of the working physical temperature. Finally, the modelling of microwave diodes, such as Schottky and PIN, is described, which are intended for their use on the design stage of the circuits at room and cryogenic (around 15 K) temperatures.

O mundo é moldado pela tecnologia: computadores, celulares, internet e vários outros equipamentos são responsáveis por mudanças nos hábitos de milhões de pessoas. Além disso, o conhecimento científico atual nos apresenta um Universo gigantesco e rico em figuras quase mitológicas, como aglomerados estelares e galácticos, expansão do espaço-tempo e um surgimento universal cataclísmico. E, no núcleo de todas estas inovações e informações, se encontra o conhecimento que chamamos de Física Moderna e Contemporânea. Seria de se esperar que o ensino de Física na escola média estivesse recheado de assuntos desta natureza, auxiliando os educandos a explorar e interpretar o mundo em que vivem e entender a ciência envolvida por trás destes equipamentos e descobertas. Porém, tais conteúdos ainda são a minoria dos tópicos abordados nesta disciplina. Este trabalho se insere neste contexto, procurando colaborar com a incorporação de conteúdos de Física Moderna e Contemporânea no ensino médio, através da apresentação do processo de construção de uma proposta curricular de Física diferenciada, aplicada a partir do ano de 2006 em uma escola particular paulistana. Nele explora-se o desenvolvimento e a aplicação da proposta que introduziu alguns tópicos de Astrofísica e Cosmologia no segundo semestre do curso da 1ª série do ensino médio da escola no ano de 2008. Observou-se, através de técnicas da Análise de Conteúdo, a aprendizagem de conceitos e a apropriação de certos elementos entendidos como fundamentais na proposta: alterações na visão dos educandos sobre o mundo e sobre o conhecimento físico. Percebeu-se, ainda, que alguns deles traçam correlações entre os conceitos ensinados e situações de seu cotidiano, apontando para uma experiência de ensino significativa. / The world is shaped by technology: computers, phones, internet and other equipment are responsible for habits changes of millions of people. In addition to this, the scientific knowledge available today indicates a huge Universe, rich in mythological figures, such as star and galaxies clusters, the expansion of space-time and a cataclysmic universal rise. At the core of these innovations and information is Modern and Contemporary Physics. We would expect the middle school teaching of physics to be filled with matters of this nature, allowing students to explore and interpret the world and to understand the science behind these devices and discoveries. However, these contents are still the minority of the topics covered by this course. This paper fits in this context, aiming at collaborating with the incorporation of subject matters from Modern and Contemporary Physics in high school, through the presentation of the construction of a differentiated curriculum in Physics, applied in 2006 at a private school in Sao Paulo. We explore the development and implementation changes in the proposal which introduced some topics for Astrophysics and Cosmology in the second semester of a secondary education schools first grade, conducted in 2008. Using techniques of Content Analysis, the learning of concepts and elements seen as essential in the proposal such as changes in students\' vision about the world and physical knowledge arise. The material analysis has allowed us to presume the ownership of some these elements. It has also been noticed that some students establish the relationship between the concepts learned and everyday life situations, pointing at a significant learning experience.

Neste trabalho obtivemos o coeficiente de normalização da parte não ressonante da reação de captura 3H(alpha,gama)7Li (ou alternativamente, o fator S astrofísico) aplicando o método indireto ANC (Coeficientes de Normalização Assintótica) para a reação de transferência elástica do sistema 7Li + 4He. Essa reação de captura é de suma relevância na nucleosíntese de elementos leves no Universo primordial. Nesse método, o fator espectroscópico (ou alternativamente, o ANC) é obtido pela investigação de uma reação de transferência periférica que contenha como vértice a correspondente reação de captura. Reações de transferência têm normalmente dois vértices e um deles deve ser conhecido para que possamos obter o outro. No caso de uma transferência elástica, cuja característica é que o canal de saída elástico e de transferência são os mesmos, existe a vantagem da necessidade de consideração de apenas um vértice. Assim, uma análise combinada da distribuição angular para o espalhamento elástico 4He(7Li,7Li)4He, e para a reação de transferência 4He(7Li,4He)7Li, permitiu a extração do fator espectroscópico e consequentemente do ANC para o estado ligado <3He|4He>=7Li de uma forma única. As distribuições angulares para esses processos foram medidas no Laboratório Pelletron de São Paulo em duas energias de centro de massa 9.67 MeV e 10.62 MeV. Utilizamos nessas medidas feixes de 7Li obtidos no acelerador Pelletron com as energias de laboratório de 26.6 e 29.2 MeV. Empregamos um alvo gasoso de 4He e um sistema de colimadores de dupla-fenda na detecção. As partículas de 7Li espalhadas elasticamente e as partículas alfa da reação de transferência foram ambas detectadas em ângulos de laboratório diânteiros por um sistema de telescópios delta E - E com detectores de silício. Um código de simulação de Monte Carlo foi desenvolvido para calcular o ângulo sólido para esse sistema de fendas em ângulos próximos de zero grau. Um conjunto de parâmetros globais do Modelo Óptico foi obtido da análise das distribuições angulares do espalhamento elástico do sistema 7Li + 4He, juntamente com outras distribuições angulares obtidas da literatura em diferentes energias (~ 7-32 MeV). Os parâmetros do potencial óptico encontrados foram usados em uma análise de DWBA (Aproximação de Born de Ondas Distorcidas) para descrever a contribuição da reação de transferência de um tritio nas distribuições angulares. O fator espectroscópico obtido para o sistema ligado <3He|4He>=7Li foi S = 0.55+-0.03 e o coeficiente ANC C2 = 17.5 +- 1.0 fm-1. Com estes resultados, a seção de choque de captura para a reação 3H(alpha,gama)7Li e o respectivo fator S astrofísico foram calculados. / The normalization coefficient for the non-resonant part of the 3H(alpha,gama)7Li capture reaction (or alternately, the astrophysical S-factor) was obtained with the indirect method ANC (Asymptotic Normalization Coefficients). In this method the spectroscopic factor (or alternately, the ANC) is extracted from the investigation of a peripheral transfer reaction, which involves the same vertex as the corresponding capture reaction. Usually transfer reactions have two vertexes and the spectroscopic factor for one of them has to be known to obtain the other. In this work we investigate the 4He(7Li,4He)7Li elastic transfer reaction to obtain the spectroscopic factor and ANC for the 4He + t = 7Li bound system. The elastic transfer process, where the elastic and transfer exit channels are the same, has the advantage of having only one unknown vertex. Thus, the combined analysisof the angular distribution for elastic 4He(7Li,7Li)4He, and transfer process 4He(7Li,4He)7Li, allowed the extraction of the spectroscopic factor (and ANC) for the <3H|4He>=7Li bound system in an unique way. Angular distributions for these processes were measured at the Pelletron Laboratory at the center of mass energies of 9.67 MeV and 10.62 MeV. In these measurements, the 7Li beams with 26.6 MeV and 29.2 MeV were obtained from the Sao Paulo Pelletron accelerator. A 4He gas target and a double-slit collimator system were used. The 7Li scattered particles and alpha particles from transfer reaction were both detected at forward angles by a set of delta E - E silicon detectors telescopes. A Monte Carlo simulation code was developed to calculate the solid angle for the collimator system near the zero degree. A global optical potential parameters set for the 7Li + 4He system were defined using the measured elastic scattering angular distribution and other angular distributions obtained from the literature at different energies (from ~ 7-32 MeV). These optical potential parameters were used in the DWBA (Distorted Wave Born Approximation) analysis to describe the tritium transfer reaction contribution in the angular distributions. The obtained spectroscopic factor for the <3H,4He>=7Li bound system is S = 0.55+-0.03 and the ANC coefficient C2 = 17.5+-1.0 fm-1. With these results, the 3H(alpha,gama)7Li direct capture cross sections and astrophysical S-factor were calculated.

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O presente trabalho visa apresentar uma proposta e uma breve análise do potencial pedagógico do tema da Astrofísica Estelar, uma vez que a teoria da formação e da evolução das estrelas é uma fusão da Astronomia com a chamada Física Moderna. O assunto proposto está idealmente situado para iluminar e reforçar a base física do Ensino Médio (termodinâmica básica, propriedades da luz, gravitação newtoniana etc.) por meio dos conceitos da Astrofísica Estelar na escola, já que eles se relacionam com o conteúdo que os alunos estavam aprendendo naquele momento. O trabalho se desenvolveu a partir da realização de quatro aulas aplicadas em cinco turmas da 2.a série do Ensino Médio, que tinham, no total, 69 alunos, em uma escola pública da cidade de São Paulo. O tema das aulas se relacionou com a formação e a evolução estelar; porém, também discorreu-se sobre questões mais gerais da Astronomia, como as constelações e o conceito de galáxia, a fim de introduzir o assunto para os estudantes. Toda a atividade foi elaborada a partir de uma apresentação de slides enriquecida com imagens e simulações. Como fonte de dados, utilizou-se um Questionário Inicial e um Final, aplicados durante a atividade, além da gravação das aulas e de outras anotações, sendo a pesquisadora a própria professora da turma. Analisou-se o aprendizado do grupo como um todo e a evolução conceitual de alguns alunos ao longo das aulas. Identificou-se defasagem nos conteúdos de Física dos alunos. Nesse sentido, as aulas sobre estrelas contribuíram de alguma maneira para o aprendizado dos estudantes, conforme verificado. Os resultados mostraram um progresso significativo, destacando-se alguns conceitos físicos agora integrados, tais como a luz e a gravitação. / This study aims to present a proposal and a brief analysis on the pedagogic potential of Stellar Astrophysics, since the theory of formation and evolution of stars is a merger of astronomy and the so-called Modern Physics. The proposed theme is ideally posted to enlighten and enhance the high school basic physics (basic thermodynamics, properties of light, Newtonian gravity, etc.), addressing stellar astrophysics concepts at school, since they relate to the subjects the students are learning simultaneously. The work has been developed through the application of four lessons for five different second year high school groups of students, totaling 69 students from a public school in the city of São Paulo. The subject of the lessons was related on star formation and stellar evolution, although more general topics related to astronomy were also addressed, such as constellations and the concept of galaxy, in order to introduce the topics to the students. All activity was developed through a slide show enriched with images and simulations. For the data survey, initial and final questionnaires were used during the activity, in addition to the classes records and other notes, being the researcher the class teacher. An analysis of the learning of the group as a whole was made as well as a study of the conceptual evolution of some students throughout the classes. We identified a discrepancy in students\' physical contents. For that matter, the lessons about star contributed somehow to the students\' learning, as verified. The results showed a significant evolution, highlighting some physical concepts now integrated, such as light, gravitation and others.

Neste trabalho, faremos uma revisão bibliográfica com o objetivo de estudar e compreender algumas das informações que os neutrinos provenientes de Supernovas fornecem. Tais partículas são peças fundamentais para o entendimento do cenário catastrófico e turbulento presente neste fenômeno gigantesco de explosão. Para atingir tais objetivos, é fundamental estudar as características, os tipos e a dinâmica de explosão de Supernovas. Assim, com o conhecimento sobre oscilação de neutrinos, seremos capazes de identificar o papel que os neutrinos de Supernova desempenham na reconstrução dos seus respectivos fluxos. / In this work, we shall make a literature review in order to study and understand some of the information that neutrinos from supernovae provide. Such particles are fundamental to understand the catastrophic and turbulent scenario present in this gigantic explosion phenomenon. To achieve these goals, it is essential to study the characteristics, types and dynamics of exploding supernovas. Thus, along with the knowledge of neutrino oscillation, we will be able to identify the role that supernova neutrinos can play in the reconstruction of their fluxes.