INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS ‐ INPEENGENHARIA E TECNOLOGIAS ESPACIAIS – ETEENGENHARIA E TECNOLOGIAS ESPACIAIS  ETE

ENGENHARIA E GERENCIAMENTO DE SISTEMAS ESPACIAIS – CSEDISCIPLINA DE INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE SATÉLITES

CUBESATS:MISSÃO INTEGRAÇÃO E TESTES

Eduardo Escobar BürgerEduardo Escobar Bürgereduardoebrg@gmail.com

Tó i b d dTópicos abordados

• Small SatellitesP C b S t ?• Porque CubeSats?

• O que são?O que são?• Lançamento• Missões Brasileiras• RH do Programa NANOSATC‐BRRH do Programa NANOSATC‐BR• Montagem e Integração de CubeSats• Testes de CubeSats

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Small Satellites

Desenvolvimento em microeletrônicaDesenvolvimento em microeletrônicapermiritam a contrução desta classede satélites

Principais padrões de pico e nanosats

Ainda é o meio independente com melhorb fí i d id

• CubeSats 

custo‐benefício de ter em rapidamente umapayload em órbita.

• TubeSats 

• PocketQub 

Redução de despesas de desenvolvimento devido àRedução de despesas de desenvolvimento devido à miniaturização de satélites de sensoriamento remoto (1M US$ ‐ 2009). Fonte: Mr. D.V.A Raghava Murthy (Project director, Small Satellite Projects,ISRO)

• CanSats 3

Porque Cubesats?

Proporcionam missões de baixo custo para:Proporcionam missões de baixo custo para:

Teste de componentes espaciais;

Ciência Espacial;

Motivação para desenvolver novas tecnologias;

Baixo custo, permitindo riscos (impacto x probabilidade) experimentais;

Motivação educacional para estudantes, com missões de aprox. 2 anos.

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O que são?Pl t f d ã i d 1999 B b T i i• Plataforma padrão criada em 1999 por Bob Twiggs em uma parceria entre Stanford University and California Polytechnic State University

10cm

CubeSat Design Specification ‐ CDSBob Twiggs em simpósio da UNOOSA ‐ 2009

Graz ‐Àustria

• Commercial Off The Shelf ‐ COTS X In‐HouseCommercial Off The Shelf  COTS X In House 

• Operam em frequências de rádio‐amador, controladas pela IARU

• Grupos são divididos em Subsistemas

‐ Térmico ‐ Estrutural‐ Atitude‐ Gestão de Bordo‐ Comunicação‐ Payload 5

Lançamento

Fonte: CalPoly Website 

P‐PODs na coifa do PSLV.Fonte: ISRO 

Coifa do Lançador PSLVCoifa do Lançador PSLVFonte: ISRO 

• Outras opções de lançamento:Outras opções de lançamento:

Nanosatellite LaunchersParachute Descent MissionsParachute Descent Missions

Fonte: ISRO 6

Missões BrasileirasPrograma NANOSATC‐BR, Desenvolvimento de CubeSats:

Projeto NANOSATC‐BR1Modelo de Engenharia

Hands‐OnTestes Funcionais

Modelo de Voo

Fonte: http://www.aviso.oceanobs.com/en/news/idm/2007/oct‐2007‐south‐atlantic‐anomaly‐as‐seen‐by‐doris/index.html 7

Missões brasileiras

• Projeto NANOSATC‐BR2

Estudo da dinâmica da Atmosferaionizada, com ênfase em estudosreferentes à bolhas de plasma. Payloads:Fotômetro e Sonda de Langmuir

• Projeto AESP‐14 do ITA

Mesma missão e Engenharia Reversa dossubsistemas do NANOSATC‐BR2 por estudantes

Fonte: ISIS WebSite 

de Graduação do ITA e Pós‐Graduação do INPE.É o primeiro passo da Indústria Brasileira deCubeSats.

• Entre outros como: USP, CRN/INPE e UnB., /

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RH do NANOSATC‐BRdo OS C

• Aprox 20 alunos envolvidos Graduação + Pós• Aprox. 20 alunos envolvidos: Graduação + Pós

• Congressosg

• Nacionais– Média de 4 a 5 por ano nos últimos 5 anosMédia de 4 a 5 por ano nos últimos 5 anos– SBPC• Internacionais– IAC 2010, Praga – 6 bolsistas IC, dois trabalhos apresentados por dois bolsistas., g , p p– IAC 2011, 13 bolsistas de IC– UN, Áustria; ESA; 5 bolsistas de IC, apresentação por bolsista de IC a convite da UN; 

63 países diferentes, dois representando a comunidade acadêmica.

• Estágios no exterior: TUBerlin, TUDelft, ISIS e Wurzburg.

• Atualmente 3 alunos aprovados no Programa Ciência sem Fronteiras para a Universidade Técnica de Roma ‐ Sapienza e Empresa ISIS – Holanda.

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Montagem e Integração de CubeSats• Montagem relativamente simples devido

à divisão dos subsistemas em Stacks,utilização de MGSE’s.

• Integração dos susbsistemas através de Módulos de Teste (EGSE’s) e Módulo de T t d RFTestes de RF. 

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Testes em CubeSats• Exigências variam de acordo com o lançador, mas geralmente são poucas 

devido à qualificação espacial da interface POD.

• Mínimo de testes requeridos pelo CDS:

Qualificação : Randômico + Bake‐Out (outgassing). Utilização de Test‐POD.

Aceitação: Randômico + Bake‐out. Testes feitos com cubesats integrados no POD (Modelo de Vôo)(Modelo de Vôo).

Fonte: SwissCube WebSite Fonte: SwissCube WebSite 

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Testes em CubeSats

EM FM

• Bateria de testes usualmente feitos em CubeSats

EM FM

ACELERAÇÃO QUASE‐ESTÁTICA N D

RESSONÂNCIA N N

ÃVIBRAÇÃO SENOIDAL N N

VIBRAÇÃO RANDÔMICA N N

CHOQUE N N

THERMAL CYLCING TEST N N*

TESTE TÉRMICO “BAKING” D N

EM DELIVERY          PL Subsystem Integration

SOFTWARE INTEGRATION AND TESTS

BAKE‐OUTComplete 

Functional Tests#1

EMC/EMI MASS MEASUREMENT

MAGNETIC BALANCE ?

TEST‐POD INTEGRATION

SINE VIBRATION TEST

Functional Tests#2.1

RANDON VIBRATION TEST

Functional Tests#2.2SHOCK TEST

Functional Tests#2.3

TEST‐POD  DE‐INTEGRATION

THERMAL VACUUM 

CYCLING TEST

Complete Functional Tests

#3STORAGE#2.3 INTEGRATION CYCLING TEST #3

NANOSATC‐BR112

TESTES AMBIENTAIS DO NANOSATC‐BR1

Ensaios de Vibração

Propriedades de Massa

M did d M t

Vibração Senoidal

Frequência (Hz)

Vibração Randômica

Frequência (H )

Teste de Choque

Frequência (Hz) Medida de massa

Máx. 1,33Kg

Medida de C.G 

Localizado dentro de uma esfera de 2cm do

Medida de Momento de Inércia

a (Hz)

Amplitude (g)

Sweeprate 

(Hz)

PSD (g²/Hz)

Duração

(Hz)

Aceleração (g)

Choques por uma esfera de 2cm do centro geométrico (oct/min)

Gráfico    (g x Hz)

Duração

Overall Grms

Gráfico 

Choques por eixo

Gráfico         (g x Hz)

Histórico para  Ensaios (PSDxHz) gerar o 

choque do gráfico

P i d d d

Magnéticos

EMI/EMC MAGNETIC BALANCE

Propriedades de Massa

Medida de massa Medida de C G Medida de Momento 

Frequência Up/Downlink

Momento de Dipolo Magnético (Fabricante/ ISIS)

Medida de massa

Máx. 1,33Kg

Medida de C.G 

Localizado dentro de uma esfera de 2cm do centro geométrico

de Inércia Frenquênciagerada pelo Lançador

Modos centro geométrico operacionais do 

Satélite

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REFERÊNCIAS

• Raghava Murthy, D. V. A., Indian Launch Vehicle Programme, Symposium on Small Satellite Programmes for Sustainable Development – Graz, 2009.

• Morehead State University, Satellite pioneer joins Morehead State's space science faculty, < http://www.moreheadstate.edu/news/release.aspx?id=49994>, September 2010.

• Naval Postgraduate School, Space‐Available Manifesting Process and Requirements –Naval Postgraduate School, Space Available Manifesting Process and Requirements Monterrey, 2008.

• Sandau R German Aerospace Center International Study on Cost Effective Earth• Sandau, R., German Aerospace Center, International Study on Cost‐Effective Earth Observation Missions – Berlin, October 2005.

C b S t D i S ifi ti R 12 b t• CubeSat Design Specification Rev.12 < www.cubesat.org>

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OBRIGADOOBRIGADO

Eduardo Escobar Bürgereduardoebrg@gmail comeduardoebrg@gmail.com

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