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Modelo de projeto de controle térmico de satélites baseado em experimentos e otimizações - aplicação em satélite estabilizado em três eixosDouglas Felipe da Silva 23 May 2014 (has links)
Foi desenvolvido um modelo para projetos de controle térmico de satélites, onde se busca a acurácia nas predições de temperaturas e demais parâmetros inerentes ao projeto térmico. Tal modelo abrange análises experimentais e processos de otimização, sendo estes baseados no desenvolvimento de uma nova plataforma. A aplicação do modelo foi realizada em um satélite com controle de atitude estabilizado em três eixos e, no caso em estudo, o satélite Amazonia-1 foi tomado como referência. Em relação às análises experimentais, a determinação das propriedades efetivas de mantas térmicas compostas por isolantes de múltiplas camadas (MLI) e, também, a determinação da condutância térmica transversal de painéis estruturais compostos do tipo honeycomb foram realizadas. Com base nos resultados do teste do honeycomb, avaliou-se qual modelo analítico melhor se ajusta aos resultados experimentais, assim como qual a melhor estratégia de se modelar um painel deste tipo. Os resultados experimentais serviram como dados de entrada na elaboração do modelo térmico matemático do satélite, modelo este em que a configuração do projeto térmico do satélite foi avaliada e definida. Após a definição do projeto térmico, trabalhou-se na otimização do mesmo, visando reduzir, ou até mesmo eliminar, o consumo de potência elétrica por parte dos aquecedores, sendo que este recurso é extremamente valioso em missões espaciais. O processo de otimização foi fundamentado na utilização do algoritmo M-GEO, integrado com os softwares de análise térmica ThermalDesktopTM, RadCAD e SINDA/FLUINT através da interface de controle estabelecida no aplicativo MS Excel. Nas análises visando à otimização, a utilização de aletas como coletores solares foi considerada, assim como a determinação dos melhores revestimentos e áreas para os radiadores. Com base nos resultados obtidos, demonstrou-se que o consumo de potência elétrica pode reduzir-se consideravelmente ou, até mesmo, ser eliminado em alguns casos, tendo como ferramenta de trabalho a nova plataforma.
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Modelo computacional para análise de radiadores de calor espaciais : plano e aletadoRafael Dias Vilela 27 June 2014 (has links)
O presente trabalho apresenta a comparação numérica entre dois tipos de radiadores de calor para aplicações espaciais: o radiador plano (convencional) e o radiador aletado. Projetados para atuar no controle térmico passivo de satélites, estes dispositivos rejeitam o calor gerado pelos componentes eletrônicos e minimizam a absorção de calor proveniente de fontes externas (especialmente do Sol) com o objetivo de manter a temperatura dos componentes do satélite dentro de suas respectivas faixas de operação. Com esta finalidade, foram desenvolvidos dois algoritmos em FORTRAN para a solução do sistema de equações não lineares que governam o acoplamento condutivo-radiativo presente em cada radiador. Estas equações foram discretizadas bidimensionalmente pelo Método dos Volumes Finitos e o sistema resultante foi resolvido com a aplicação do Tri-Diagonal Matrix Algorithm combinado com um processo iterativo. Os resultados numéricos obtidos demonstram que o radiador aletado possui maior capacidade de rejeição de calor em comparação com o radiador plano para as configurações dimensionais adotadas. As simulações realizadas também mostram que a degradação das propriedades termoópticas acentua o aumento das temperaturas no radiador. Por fim, são apresentados os perfis de temperaturas de ambos os radiadores estudados em condições críticas de operação.
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Desenvolvimento de processo de fabricação de uma superfície óptica refletora para radiadores térmicos de satélitesMarcos Galante Boato 18 December 2014 (has links)
Este Trabalho apresenta um ciclo completo de desenvolvimento incluindo manufatura, instalação e testes de uma Superfície Óptica Refletora conhecida na literatura como Optical Solar Reflector - OSR, utilizadas como radiador térmico de satélites. O OSR é basicamente um espelho de segunda superfície composto por uma lâmina de borossilicato ou sílica fundida, com um filme fino de prata depositado na face não exposta ao ambiente espacial. Esses radiadores são utilizados em determinadas partes do satélite para a rejeição de calor para o meio espacial. No Brasil utiliza-se, no lugar de OSR, superfícies pintadas com tinta branca que, embora de custo menor, sofrem degradação das propriedades ópticas quando expostas ao ambiente espacial, e por consequência aumentando a temperatura interna do satélite no final de sua vida útil. Este projeto visa oferecer uma alternativa para substituição da tinta por esse modelo de radiador, considerando suas características de baixa degradação ao longo da vida orbital do satélite. No processo de manufatura do OSR, utilizou-se o borossilicato com 115m de espessura e o filme metálico foi depositado pelo processo Electro Beam de deposição de filme fino utilizando-se o equipamento do CTE-INPE. Tendo o OSR fabricado, foram pesquisados alguns tipos de adesivo para a fixação dos mesmos no satélite, sendo considerada tanto a adesão a resistência a dilatação e contrações térmicas devido aos ciclos térmicos no qual o satélite é exposto durante a sua vida orbital. Um radiador simples foi montado em uma placa de alumínio e foram submetidos a testes de vibração, medidas de absortividade ( S) e emissividade ( IR , e testes vácuo-térmico e de choque térmico. Estes testes comprovaram as boas propriedades termo ópticas do refletor, e validaram a aderência da prata no borossilicato, assim como a aderência da cola escolhida para a fixação dos OSR';s na estrutura do satélite. Todos os testes foram executados no Laboratório de Integração e Testes do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (LIT- INPE).
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Proposta preliminar de configuração de segmento espacial de um sistema regional de posicionamento por satélites brasileiroEduardo de Castro Martins de Morais 31 May 2012 (has links)
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.
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Construção de cenários futuros para o setor espacialJoana Ramos Ribeiro 21 November 2014 (has links)
O setor espacial vivencia uma série de mudanças, liderada por múltiplos agentes, em que as empresas privadas e públicas desempenham um importante papel. Esta pesquisa acadêmica foi motivada pelo entendimento dessas mudanças no cenário do setor espacial. Este trabalho apresenta a metodologia desenvolvida e aplicada para a construção de cenários futuros denominada de prospectiva estratégica. A finalidade dessa metodologia é auxiliar as organizações no seu alinhamento estratégico à luz dos futuros cenários possíveis e desejáveis. A aplicação dessa metodologia no setor espacial resultou no levantamento de 33 direcionadores mudanças por meio da análise PESTAL e na análise de tendências da tecnologia espacial de veículos lançadores e satélites, na seleção de oito direcionadores de alta incerteza e importância após uma pesquisa de opinião com especialistas, e na elaboração de cinco cenários para um horizonte de tempo de 20 anos. Selecionaram-se dois projetos do Programa Nacional de Atividades Espaciais (PNAE) para exemplificar o potencial da metodologia para auxiliar os decisores no processo de alinhamento das estratégias com os cenários consistentes e plausíveis
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Vibração e fadiga de placas de circuito impresso de equipamentos embarcados em satélitesBruno de Castro Braz 19 November 2015 (has links)
Os satélites e veículos espaciais são expostos a cargas dinâmicas de diferentes naturezas, como harmônica, aleatória, acústica e choques mecânicos. Essas condições severas são transmitidas da estrutura primária do satélite até os equipamentos embarcados, podendo causar a falha da missão devido à fadiga dos componentes eletrônicos. O autor apresenta um modelo analítico novo para avaliar a vida útil de componentes eletrônicos (capacitores, chips, osciladores etc) montados em placas de circuito impresso (PCI). O dano em fadiga é calculado pelo deslocamento relativo entre PCI e componente, rigidez dos terminais, assim como pelos modos naturais de vibrar da PCI e do próprio componente. Métodos estatísticos são utilizados para contagem de ciclos de fadiga. O modelo é aplicado a testes de fadiga experimentais disponíveis na literatura. Os resultados analíticos apresentam a mesma ordem de grandeza dos experimentais.
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Variação temporal do campo gravitacional detectada pelo satélite GRACE: aplicação na bacia Amazônica. / Temporal variation of the gravitational field detected by GRACE satellite: Amazon basin application.Almeida Filho, Flavio Guilherme Vaz de 23 July 2009 (has links)
O objetivo deste trabalho é investigar o processo das variações do campo gravitacional, obtidas através da missão espacial GRACE e seu relacionamento com a dinâmica das águas na região Amazônica. A partir disto, procurou-se desenvolver uma metodologia para as estimativas das cotas dágua em áreas inundáveis não monitoradas ou de difícil acesso. Para isso, os coeficientes de Stokes, disponibilizados pelo GRGS de Toulouse, foram convertidos, por um processo denominado inversão, no equivalente à altura dágua (EqW) para o período de aproximadamente 4 anos (julho de 2002 a maio de 2006) e os valores comparados às cotas do nível dágua in-situ obtidas pela Agência Nacional de Águas (ANA). A escolha da bacia Amazônica está relacionada ao fato da mesma apresentar, próximo ao centro, amplitudes de aproximadamente 1250 mm no nível do EqW, sendo as maiores do mundo. A regionalização dos modelos globais das variações deste campo pôde ser aplicada para uma boa estimativa nas cotas dágua in-situ. Assim, foram estimados os erros desta metodologia, que são da ordem de ~160 mm para o EqW, oriundos dos erros nos coeficientes de Stokes, truncamento do espectro e erros de vazamento de informações hidrológicas das bacias vizinhas. Esta metodologia trata, portanto, de estimar as cotas onde não existam estações de monitoramento, avaliando a ordem de grandeza dos erros. Por fim, são apresentadas cartas que relacionam hidrogeologicamente as defasagens apresentadas nos ciclos semi-anuais e as áreas onde a metodologia poderá ser melhor aplicada com estimativas mais precisas do EqW e com maior coerência entre os dados satelitais e terrestres. / A comparison between vertically-integrated equivalent water height (EWH) derived from GRACE gravity anomalies with in situ water level time series measured at ground-based hydrometric stations (HS) in the Amazon basin is figure out in the thesis. A methodology for EWH estimation at ungauged sites is presented. The Stokes coefficients disponibilized by GRGS - Toulouse at a 10-day interval were converted into EWH for a ~4-year period (July-2002 to May-2006) using the methodology so-called inversion, and then compared to HS level. In the basin, the amplitudes of EWH signal are the largest on the Earth and can reach on the order of 1250 mm at the center of the basin (e.g. Manaus station). The uncertainties represent ~160 mm of EWH, including Stokes coefficient uncertainties, leakage errors and spectrum truncation. A methodology for acquire water level historical series at ungauged places is proposed with the estimated incertitude. A hydrological map is compared with a correlation chart and figure out areas where this methodology works better, in addition, compared also with shift phased semi-annual cycles.
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Análisis de viabilidad de los HTS de banda KA para la prestación de servicios de banda ancha satelital en el Perú mediante la aplicación de modelos matemáticos en el desarrollo de cálculos de enlaceMerino Acuña, Henry William 02 June 2014 (has links)
Los satélites de alto rendimiento (HTS, por sus siglas en inglés) que
operan en Banda Ka ofrecen ventajas significativas sobre los sistemas
convencionales de Bandas C y Ku, entre las que destaca el mayor ancho de
banda en los servicios hacia el usuario final. Por el contrario, la principal
desventaja se debe principalmente a las degradaciones que sufren los enlaces
frente a condiciones de lluvia, en especial en zonas tropicales como
Sudamérica. Sin embargo con una correcta planificación y la implementación de
los equipos de tierra con un diseño apropiado, podemos mitigar estos efectos
manteniendo la eficiencia que caracteriza a este tipo de tecnología.
El presente trabajo de tesis, busca evaluar la Banda Ka para la
prestación de servicios fijos por satélite en el Perú, brindando una metodología
de análisis técnico con la finalidad que sector público y privado puedan
considerarlo en futuros proyectos relacionados con el despliegue de servicios
de banda ancha satelital en el país, en complemento con el actual despliegue de
la Red Dorsal Nacional de fibra óptica, además de las tecnologías de acceso móvil
de última generación como es el caso de las redes 3G y 4G.
La investigación se basa en la utilización de los esquemas de modulación y
codificación de los estándares DVB-S2 y DVB-RCS2. En primer lugar se hace una
descripción de los sistemas de comunicación por satélite, y se fundamenta la
utilización de la Banda Ka mediante un análisis comparativo de los HTS con los
satélites convencionales. Seguidamente, se realiza el cálculo predictivo de los
índices de atenuación por lluvia para cada una de las capitales de departamento,
mediante los modelos matemáticos de las recomendaciones P.618-9, P.838-3 y
P.837-6 de la ITU. Luego, se utilizan estos resultados como datos de entrada para
el desarrollo de los cálculos de enlace, en los cuales se evalúan los esquemas de
modulación y codificación existentes en los estándares DVB-S2 y DVB-RCS2,
obteniendo como resultado los niveles de disponibilidad alcanzables por cada
ciudad, los niveles de eficiencia y por último los lineamientos de modulación y
codificación a considerar en los equipos de tierra, frente a condiciones de lluvia. / Tesis
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Desarrollo del plan nacional de comunicaciones satelitales para el PerúChávez Maldonado, Renato Arnaldo, Díaz Vergara, Rodolfo Abelardo 12 March 2019 (has links)
El trabajo realizado en la presente tesis consiste en el análisis y dimensionamiento
de una solución satélite para la reducción de la brecha digital existente en el Perú,
donde los sectores objetivos son las poblaciones rurales y entidades del Estado.
En el primer capítulo, se desarrolla la problemática actual que lleva al aislamiento
digital de las poblaciones rurales, y se describe el porqué de la inviabilidad de
conectividad a través de soluciones de microondas o fibra óptica. Asimismo, se
identifican a las entidades del Estado que, actualmente, hacen uso de soluciones
satelitales contratando conectividad a entidades privadas. Luego, se expone el
estado del arte de la tecnología satelital en el Perú y de los países más cercanos a
nuestra realidad socioeconómica. Finalmente, se exponen el objetivo general y los
objetivos específicos.
En el segundo capítulo, se desarrolla la teoría necesaria para comprender un sistema
satelital. Para ello, se describen los satélites de comunicaciones, las órbitas
espaciales útiles, los centros espaciales existentes y los lanzadores espaciales
actuales. Además, se revisan los estándares de distribución de contenido satelital y
las consideraciones necesarias para el cálculo de un enlace satelital.
En el tercer capítulo, se define la región de cobertura satelital en base a los centros
poblados y entidades del Estado que serán beneficiaros de los servicios satelitales.
Por un lado, se identifican las localidades rurales con población menor a 300 y mayor
a 50 habitantes, en base a datos actuales proporcionados por los tres siguientes
entes del Estado: Osiptel, Fitel y el INEI. Además, haciendo uso de indicadores de
crecimiento demográfico se realiza la proyección de la población a ser atendida,
durante la vida útil del satélite. Por otro lado, se identifican a las entidades del Estado
que requieren de servicios de telecomunicaciones, para poder determinar la
capacidad necesaria. Posteriormente, los centros poblados encontrados son
georreferenciados en un mapa geográfico, para determinar la cobertura satelital
necesaria. Después, se identifican los servicios de telecomunicaciones que brindarán
a las localidades rurales, pudiendo ser estos los siguientes: teleeducación,
telemedicina, etc. Luego, se dimensiona la capacidad necesaria para brindar estos
servicios mediante aproximaciones de tráfico de datos. Asimismo, se identifica la
cantidad de tráfico que puede transmitir un transponder satelital en ida y retorno, para
dimensionar la cantidad de huellas necesarias que permitan satisfacer la demanda
de tráfico de las entidades del Estado y de los centros poblados. Adicionalmente, se
identifica el rango de frecuencias en banda Ka a ser usado por el satélite de
comunicaciones y se propone la arquitectura general que tendrá la red. Finalmente,
se desarrollan los cálculos de enlace para cada huella satelital en base a lo
determinado anteriormente, lo cual permitirá conocer las disponibilidades de enlace.
En el cuarto capítulo, se desarrolla la evaluación económico-social en base a los
siguientes estudios: un estudio de rentabilidad privada y otro de rentabilidad social.
Luego, para evaluar la factibilidad de adquisición de un satélite de comunicaciones
para el Perú, se calcula el flujo de caja y mediante identificadores de rentabilidad
como el TIR y el VAN se evalúa la posibilidad de una inversión puramente pública o
mediante una APP (Asociación Público-Privada).
Por último, se presentan las conclusiones y recomendaciones en base a los
resultados obtenidos. / Tesis
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Catalisadores de Ir-Ru/Al2O3 e Ru/Al2O3 aplicados em sistemas propulsores / Ir-Ru/Al2O3 and Ru/Al2O3 catalysts used in thruster system propulsivosJofre, Jorge Benedito Freire 13 June 2008 (has links)
Catalisadores de Ir/Al2O3, Ir-Ru/ Al2O3 e Ru/ Al2O3 com teores metálicos próximos a 30% em peso, foram preparados em vinte etapas de impregnação utilizando-se uma alumina sintetizada no LCP/INPE como suporte. Os catalisadores de Ir e Ir-Ru foram preparados a partir de soluções contendo precursores metálicos clorados pelo método de impregnação incipiente. Os catalisadores de Ru foram preparados a partir de dois precursores metálicos: um clorado e um precursor orgânico. Neste caso, o catalisador originado do precursor clorado foi preparado por impregnação incipiente, enquanto que o catalisador originado do precursor orgânico foi preparado pelo método de impregnação por excesso de volume. Todos os catalisadores foram caracterizados antes e depois dos testes em micropropulsor pelas técnicas: absorção atômica, para a determinação do teor metálico; fisissorção de nitrogênio, para determinações de área específica e distribuição do volume de mesoporos; quimissorção de hidrogênio e MET, para determinações da dispersão e do diâmetro médio das partículas metálicas (dQH e dMET). Os catalisadores foram testados na reação de decomposição de hidrazina em micropropulsor e comparados com o catalisador comercial Shell 405. Os resultados mostraram que os catalisadores contendo Ir apresentaram desempenho similar ao catalisador comercial e que os catalisadores de Ru não devem ser usados em partidas frias. / Ir/Al2O3, Ir-Ru/ Al2O3 and Ru/ Al2O3 catalysts with metallic loading of c. a. 30 %wt., were prepared in twenty impregnation steps using an alumina synthesized at LCP/INPE as support. The Ir and Ir-Ru catalysts were prepared from metallic chloride precursors solutions by incipient impregnation method. The Ru catalysts were prepared from two metallic different precursors: a chloride precursor and an organic precursor. In this case, the catalyst originated from the chloride precursor was prepared by the incipient impregnation method, while the catalyst originated from the organic precursor was prepared by volume excess impregnation method. All the catalysts were characterized before and after the microthruster tests by the following techniques: atomic absorption, for metallic content determination; nitrogen physiosorption, for specific area and mesoporous volume distribution; hydrogen chemisorption and TEM, for dispersion and metallic particles average diameter (dQH and dMET ). The catalysts were tested by the hydrazine decomposition reaction in microthruster and compared with commercial catalyst Shell 405. The results showed that the performance of Ir catalysts are similar to the commercial ones and the Ru catalysts should not be used in cold startups.
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