O objetivo desta dissertação de mestrado é investigar as causas da elevação da temperatura do satélite SCD-1 (Satélite de Coleta de Dados) ao longo dos seus 13 anos em órbita. O SCD-1 é o primeiro satélite projetado e construído no Brasil, lançado com sucesso em 1993, e ainda em operação. O controle térmico foi realizado por meio passivo usando tintas, isolantes térmicos e materiais condutivos, apropriados para manter as temperaturas do satélite em níveis especificados. Um modelo matemático foi desenvolvido para simular o comportamento térmico do SCD-1 em órbita, sendo utilizado como ferramenta de trabalho durante a fase de projeto. As temperaturas em órbita, de trinta componentes do SCD-1, foram monitoradas e registradas no Centro de Controle e Rastreio (São José dos Campos - SP) desde o seu lançamento. Uma análise feita no início da missão mostrou que todas as temperaturas estavam nas faixas previstas pelo modelo e, ao longo destes 13 anos, a bateria, que é o equipamento mais sensível termicamente, apresentou um aumento de temperatura alcançando seu limite máximo aceitável. Desenvolveu-se uma metodologia para investigar as causas deste desvio. Uma rotina de otimização, acoplada ao modelo matemático, foi utilizada para corrigir um conjunto de parâmetros selecionados do modelo de forma a ajustar as temperaturas teóricas às de vôo. Por meio desta metodologia, analisaram-se os dados do SCD-1 no período compreendido entre 1995 e 2005 e conclui-se que a elevação da temperatura foi causada principalmente pelo aumento da dissipação interna de calor da bateria, conseqüência da degradação ao longo de sua vida orbital. Os resultados desta investigação podem ser úteis no desenvolvimento de outros satélites no sentido de alertar quanto as possíveis causas dos desvios de longo prazo e considerá-los nas análises de novos projetos para obtenção de modelos mais precisos.

Com o início do projeto do satélite universitário ITASAT tornaram-se necessárias pesquisas sobre os diversos subsistemas que compõem um satélite, entre elas a área de suprimento de energia. Esta dissertação procura apresentar um estudo sobre unidades de controle de potência utilizadas no suprimento de energia de satélites que têm a energia solar, através da conversão fotovoltaica, como fonte de energia. Após uma breve revisão dos subsistemas e da história dos satélites, são apresentadas e analisadas as duas principais arquiteturas usadas para o controle de potência: Rastreamento da Potência de Pico (Peak Power Tracking - PPT) e Transferência Direta de Energia (Direct Energy Transfer - DET). O Sequential Switching Shunt Series Regulator (S4R), topologia analisada neste trabalho, é baseado na arquitetura DET e dois modelos foram gerados para sua análise. O primeiro modelo, usado em simulações com o software SPICE, obtém-se a partir do método Switch Network. O segundo modelo é obtido através do método State Space Averaging e é usado em simulações com o software MATLAB. São mostrados e comparados os resultados das simulações e os resultados experimentais, obtidos com o protótipo de um Regulador Shunt Chaveado e com o protótipo do S4R. Por último, concluí-se que o Sequential Switching Shunt Series Regulator é uma solução viável e eficaz para o controle de potência em unidades de suprimento de energia de satélites como o satélite universitário ITASAT.

Este trabalho trata das especificidades no desenvolvimento tecnológico-científico de um equipamento singular empregado em um experimento de biologia espacial a bordo da Estação Espacial Internacional - ISS, durante a missão Centenário da AEB (missão ISS-13), realizada em Março de 2006. O principal objetivo deste experimento, denominado DRM, foi correlacionar os mecanismos de reparo celular e a mutagênese com a microgravidade. Para tanto foi desenvolvido um equipamento irradiador compacto, chamado CIM, capaz de induzir danos ao DNA de quatro variantes genéticas da bactéria Escherichia Coli K-12 (AB1157, AB2463, AB2480 e P3478) no espaço. A indução de danos pelo sistema CIM é feita através de dispositivos que utilizam LEDs que emitem em 375 nm (UV-A). As restrições impostas a equipamentos utilizados em vôos espaciais tripulados, os fatores operacionais, bem como o protocolo do experimento DRM, são apresentados na descrição do equipamento CIM. Os testes de qualificação e aceitação e toda documentação exigida também são apresentados. Os procedimentos das medidas e cálculos utilizados para obtenção da irradiância gerada pelos LEDs UV-A são descritos. Uma revisão detalhada da literatura aponta para o ineditismo do experimento DRM e seus resultados confirmam a compatibilidade do equipamento CIM com vôos orbitais tripulados.

Este trabalho apresenta a modelagem em elementos finitos da estrutura do Itasat, um satélite universitário coordenado em parceria pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e pela Agência Espacial Brasileira (AEB). Em toda a estrutura do satélite utiliza-se placas-sanduíche com núcleo de colméia e faces isotrópicas, ambos em alumínio. É apresentado, então, um modelo de elementos finitos de três camadas para a análise destas placas, sendo o núcleo modelado por elementos sólidos (CHEXA) e as faces representadas por elementos de placas (CQUAD4). É utilizado para tal, o programa comercial MSC. Nastran. Também o modo de junção dos painéis internos do satélite é analisado. Estes painéis formam ângulos retos entre si, que transferem tração, compressão e cargas de flexão de um painel ao outro, como as juntas-T. Juntas coladas e parafusadas são usadas e alguns comentários são feitos. Como a análise de estruturas grandes e/ou complexas muitas vezes excedem a capacidade computacional, a divisão em subestruturas se torna necessária. Assim, este trabalho apresentou formas de subestruturação estática (Método dos Deslocamentos) e subestruturação dinâmica, também conhecida como Síntese Modal de Componentes, pelo método de Craig-Bampton. Observa-se que o uso de subestruturas apresenta resultados muito próximos aos de uma estrutura completa, tornando válidas as técnicas apresentadas.

Software industry is currently moving towards automation of business processes and applications increasing architectural complexity and the dynamics of requirements change. This work proposes a novel software development process, called SPAREv that includes all todays critical innovations on four areas: Model-Driven Development (MDD); Systematic Reuse; Development by assembly; and Process frameworks. SPAREv employs for: (1) Safe architectural reuse - intent specifications and a customized domain-specific pattern-based software framework; (2) Project variability - metaprogramming and Software Product- Line Engineering (SPLE); and (3) Adaptability - round-tripping and software automation by adopting MDD. A case study on satellite on-board software considers an architectural pattern or framework where project specificities are added as plug-ins, e.g. different control algorithms. Software dependability in this domain is discussed and a novel concept of Pattern-Based Software Fault Tree Analysis (PB-SFTA) presented. Finally, impact is inferred via reuse metrics, e.g. Return on Investment (ROI), and Cost/Benefit analysis. Trends and perspectives are presented highlighting assets and knowledge management, and a Reuse Maturity Model. In order of relevance, the author considers that the three major contributions of this work are: (1) The SPAREv process; (2) The PB-SFTA approach; and (3) The application of metaprogramming into the space software domain.

As memórias são de fundamental importância no computador de bordo de um satélite, uma vez que são responsáveis por armazenar as informações necessárias para o funcionamento correto do mesmo, além dos dados coletados pela carga útil do satélite. Este trabalho propõe uma metodologia e aplicação da mesma em um sistema de memória, de tal forma que, através de passos bem definidos, possibilite a utilização de componentes de memórias não qualificadas para área espacial, com o grau de confiabilidade especificado. Uma etapa baseada no processo de screening foi utilizada como parte integrante de um programa de confiabilidade conduzido na fase de projeto e desenvolvimento do computador de bordo. Na aplicação, um lote mínimo de memórias SRAMs de categoria industrial projetada sem levar em conta efeitos do ambiente espacial (não possuindo garantia do fabricante para operar no espaço) foram submetidas a screening.A metodologia utiliza a aplicação da técnica de screening com a finalidade de conhecer as características de confiabilidade desses componentes e a eliminação de componentes defeituosos. Uma outra etapa abordada na metodologia é o aumento da confiabilidade no desenvolvimento do módulo de memórias SRAMs para o computador de bordo, utilizando os componentes que sobreviveram ao screening. Finalmente, é proposta uma etapa de validação do desenvolvimento do aumento da confiabilidade do módulo, utilizando o método de injeção de falhas. Os resultados conseguidos através da aplicação da metodologia aos módulos de memória SRAM demonstram que a metodologia proposta pode vir a ser uma eficiente ferramenta de projeto a ser utilizada no desenvolvimento de sistemas espaciais.

Este trabalho apresenta um estudo do Método das Correções Repetidas para a guiagem ótima em malha fechada de um Veículo Lançador de Satélites. Uma vez observado um desvio com relação a uma nominal de referência, este algoritmo corrige os comandos de guiagem para todo o resto do vôo, de modo que a nova trajetória continue otimizando o índice de desempenho escolhido. Todas as restrições são verificadas antes da nova história de guiagem ser aplicada ao veículo, possibilitando ações de emergência em caso de previsão de falha. Uma vez que o método não procura voltar para a trajetória nominal de referência, mas recalcula uma nova trajetória ótima, ele é adequado para a utilização em veículos lançadores movidos a propelente sólido. Além disto, o mesmo algoritmo pode ser utilizado tanto para o vôo na atmosfera quanto para o vôo fora dela. O principal esforço computacional é realizado antes do lançamento e os requisitos de memória e tempo de computação a bordo são pequenos o suficiente para a utilização, em tempo real, nos computadores de bordo atuais. O desempenho do método foi avaliado através das chamadas regiões de "controlabilidade" e de uma análise de sensibilidade à variação de parâmetros do próprio veículo e do meio tais como atmosfera e campo gravitacional. Nesta análise foi utilizado um modelo de simulação tridimensional bastante completo, para que o conjunto de resultados obtidos fosse o mais realista possível. No entanto, a trajetória do veículo é essencialmente plana pois a latitude do local de lançamento foi suposta igual à inclinação da órbita final desejada. Os resultados obtidos demonstram que o método é viável, sendo robusto o suficiente para compensar os desvios de trajetórias decorrentes das perturbações normalmente encontradas na prática.

O efeito de multitrajeto é quase inevitável na maioria dos sistemas de comunicação, como por exemplo no GPS, o que ocasiona erros na determinação da pseudodistância. São analisados os erros de atraso de rastreamento de código (valores: médio, rms, máximo e mínimo absoluto) para canal especular, para receptores coerente e não-coerente, confirmando os resultados da literatura. Como contribuições são apresentados e analisados os erros de atraso de rastreamento para canal difuso (distribuição de probabilidade de amplitudes Rice), utilizando-se receptor não-coerente com desvanecimento lento e rápido. O modelo de canal especular simulado consiste de dois trajetos, um direto e outro refletido por um obstáculo fixo ou móvel. Para a simulação do canal difuso tem-se a presença de diversos trajetos refletidos obedecendo a uma distribuição de probabilidade de amplitudes Rayleigh ou Rice, esta última, quando se considera o trajeto direto. Foram analisados, modelados e simulados circuito de rastreamento coerente e não-coerente, e os canais com desvanecimento lento e rápido.

Os cubesats são pequenos satélites com estruturas em forma cúbica, que somente depois de inseridos na órbita de operação final devem ser eletricamente energizados. Decorrente dessa condição é necessário que os módulos elétrico-eletrônicos presentes no cubesat sejam convenientemente testados, antes da sua plena operação em órbita final, para evidenciar nível de confiabilidade adequada à aplicação em questão. Nesse contexto, este trabalho apresenta uma proposta de arquitetura para efetuar os testes operacionais nos aludidos módulos, durante a fase de montagem de componentes elétrico-eletrônicos, integração das placas de componentes na estrutura mecânica e nos ensaios ambientais de qualificação e aceitação, cujas realizações são necessárias para determinar o desempenho do cubesat. A validação das camadas físicas e lógicas da arquitetura proposta neste trabalho é realizada com o protótipo que foi montado para efetuar os testes dos módulos elétricos presentes no Cubesat AESP-14, desenvolvido pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica. Os resultados positivos observados nesses testes sugerem que a proposta apresentada nesta dissertação é adequada para a aplicação em questão.

Made available in DSpace on 2016-04-27T18:15:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thiago Souza Vale.pdf: 3481122 bytes, checksum: 3870ff16b1d0a8120dd5019f7b9aec9b (MD5) Previous issue date: 2014-03-11 / Secretaria da Educação do Estado de São Paulo / This thesis discusses the use of Google Earth as methodological procedure in the teaching and learning of geographical education to the students of Escola Estadual Caetano de Campo, held in the 1st half of 2013. The popularization and dissemination of geographical information targeted to the geographical information are increasingly present in brazilian public schools, and demand more skills of both teachers and students consequently. Therefore, the objectives of this research are articulated to the computer role, through the mosaic of satellite images of different landscapes at various scales and temporalities presented in the Google Earth software, as a teaching media resource in the learning of geography. This research shows the experimental-inductive methodological procedure being evaluated quantitatively and qualitatively. The content used for this experimental were: Cartography, Europe and Globalization according to the curriculum proposal of the São Paulo State. The results presented that the students challenged themselves to study new technologies, improving performance in activities and events, however they had difficulties in procedural actions inherent geographical reasoning, such as orientation and localization of the geographical phenomenas. These difficulties are the fact of students do not initially dominate the software language and academic needs undelveloped throughtout their basic training. Then, we consider that the use of Google Earth, as a didacting resource, in fact enhances the teaching and learning, and further reaserches should be required to investigate and propose adaptations of the software to be used as a teaching resource applied to geography education / A presente dissertação discute o uso do Google Earth como procedimento metodológico no processo de ensino e aprendizagem da educação geográfica com os alunos do Ensino Fundamental II da Escola Estadual Caetano de Campo, sendo realizada no 1º semestre de 2013. A popularização e difusão de softwares que abordam informações geográficas são realidades cada vez mais presentes nas escolas públicas brasileiras, e consequentemente demandam novas habilidades tanto dos docentes quanto dos alunos. Dessa maneira os objetivos dessa pesquisa estão articulados ao papel do computador, através do mosaico de imagens de satélites de diferentes paisagens em diversas escalas e temporalidades presentes no software Google Earth, como recurso didático-mediático no processo de ensino aprendizagem em geografia. Esta pesquisa apresenta procedimento metodológico experimental-indutivo sendo avaliada de forma quantitativa e qualitativa. Os conteúdos escolhidos para a realização deste experimento foram: Cartografia, Europa e Globalização estando de acordo com a proposta curricular do estado de São Paulo. Dessa forma os resultados demonstraram que os educandos se motivaram para o desafio de se estudar como novas tecnologias, melhorando o desempenho em atividades e provas, entretanto os alunos apresentaram dificuldades nas ações procedimentais inerentes ao raciocínio geográfico como a orientação e localização dos fenômenos geográficos. Estas dificuldades se devem ao fato dos alunos não dominarem inicialmente a linguagem do software e de carências acadêmicas não desenvolvidas ao longo de sua formação básica. Portanto consideramos que o uso do Google Earth como recurso didático, de fato potencializa o processo de ensino e aprendizagem, e que novos estudos devem ser feitos para investigar e propor adaptações desse software como recurso pedagógico aplicado a educação geográfica