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Summary

Details

Page properties
Content
... ... @@ -73,7 +73,7 @@
73 73  
74 74  Painéis solares estão instalados em cinco faces do CubeSat, gerando **6 a 7 W** de potência no total, enquanto a sexta face abriga a câmera. A energia é armazenada em baterias de íons de lítio.
75 75  
76 -= Desenvolvimento do ITASAT-1 =
76 += ITASat-1 (Instituto Tecnológico de Aeronáutica Satellite-1) =
77 77  
78 78  O ITASat-1 é o primeiro microssatélite universitário e tecnológico do Brasil, financiado pela Agência Espacial Brasileira (AEB) no âmbito do Programa de Desenvolvimento e Lançamento de Satélites Tecnológicos de Pequeno Porte.
79 79  Seu desenvolvimento e operação representam uma importante oportunidade de formação e capacitação de estudantes brasileiros em tecnologia espacial, além de permitir o teste em órbita de novos componentes e tecnologias para futuras missões nacionais.
... ... @@ -114,15 +114,11 @@
114 114  
115 115  A estrutura interna do CubeSat reserva **2U para cargas úteis** e **4U para a plataforma**. O controle térmico é **passivo**.
116 116  
117 -[[Left: Protoflight model of ITASat after integration. Right: ITASat structure and internal disposition>>image:ITASat1_protoflight_model.jpeg||data-xwiki-image-style-alignment="center"]]
118 -
119 119  === EPS (Subsistema de Energia e Potência) ===
120 120  
121 121  Baseado em uma solução COTS, o EPS fornece **40 Wh / 2600 mAh** de autonomia com baterias de íons de lítio, linhas de potência reguladas (5 V e 3,3 V) e não reguladas (tensão da bateria – até 16,8 V).
122 122  Painéis solares fixos em cinco faces utilizam **células de tripla junção** com eficiência de 28%, gerando **6 a 7 W** em média na órbita do ITASat.
123 123  
124 -[[Illustration of the EPS>>image:ITASat1_EPS.jpeg||data-xwiki-image-style-alignment="center"]]
125 -
126 126  === OBDH (On-Board Data Handling) ===
127 127  
128 128  Computador ARM-Cortex M3 executando FreeRTOS, com:
... ... @@ -137,10 +137,6 @@
137 137  
138 138  O software embarcado foi **totalmente desenvolvido pela equipe**, em arquitetura modular por camadas, permitindo trabalho colaborativo e integração de bibliotecas e drivers externos.
139 139  
140 -[[OBDH computer card>>image:ITASat1_OBDH.jpeg||data-xwiki-image-style-alignment="center"]]
141 -
142 -[[ITASat-1 software architecture and layers>>image:ITASat1_Software.jpeg||data-xwiki-image-style-alignment="center"]]
143 -
144 144  === ADCS (Attitude Determination and Control System) ===
145 145  
146 146  Controlador baseado em **ARM7 MCU**, conectado aos sensores (solar, giroscópio, magnetômetro) e atuadores (magnetotorqueadores e rodas de reação). Implementa três modos de controle de atitude:
... ... @@ -149,8 +149,6 @@
149 149  1. Controle **magnético**, alinhando o satélite ao campo magnético terrestre;
150 150  1. Controle **três eixos**, combinando rodas de reação e magnetotorqueadores.
151 151  
152 -[[ADCS block diagram>>image:ITASat1_ADCS.jpeg||data-xwiki-image-style-alignment="center"]]
153 -
154 154  === TMTC (Telemetria e Telecomando) ===
155 155  
156 156  Canal de subida (**uplink**) em **UHF**, taxa de 1200 bit/s, modulação AFSK.
... ... @@ -161,7 +161,6 @@
161 161  
162 162  As rádios UHF/VHF estão integradas em uma única placa, utilizadas para comando, controle e transmissão de dados de carga útil. O transmissor em S-band é dedicado a dados científicos de maior volume.
163 163  
164 -
165 165  == Payloads ==
166 166  
167 167  === Transponder DCS (Data Collection System) ===
... ... @@ -170,8 +170,6 @@
170 170  Coleta dados de mais de **900 PCDs**, com informações sobre qualidade da água, níveis fluviais, ar e migração animal.
171 171  Mais informações: [[http:~~/~~/sinda.crn.inpe.br/PCD/SITE/novo/site/index.php>>url:http://sinda.crn.inpe.br/PCD/SITE/novo/site/index.php]]
172 172  
173 -[[DCS transponder (image credit: INPE)>>image:ITASat_DCS_transponder.jpeg||data-xwiki-image-style-alignment="center"]]
174 -
175 175  === Receptor GPS ===
176 176  
177 177  Desenvolvido pela **UFRN** e pelo **IAE/DCTA**, tendo voado anteriormente em um foguete **VSB-30**. Para integração ao padrão CubeSat, foram criadas interfaces mecânicas e elétricas específicas.
... ... @@ -200,38 +200,11 @@
200 200  
201 201  **Órbita:** heliossíncrona circular, **575 km de altitude**, **98° de inclinação**, **LTDN 10h30**.
202 202  
203 -
204 -[[Falcon 9 rocket lifts off on 3 December 2018 (18:34 GMT) from Space Launch Complex 4-East at Vandenberg Air Force Base, CA (image credit: SpaceX)>>image:ITASat1_Launch_SpaceX.jpeg||data-xwiki-image-style-alignment="center" height="400" width="599"]]
205 -
206 -= Operações =
207 -
208 -A Figura abaixo apresenta o ConOps do ITASAT-1:
209 -
210 -[[ITASat ConOps (Concept of Operations), image credit: ITASat Team>>image:ITASat_ConOps.jpeg||data-xwiki-image-style-alignment="center"]]
211 -
212 -Para a operação do ITASat, foi escolhida como estação principal e Centro de Controle da Missão (MOC – //Mission Control Center//) a estação terrena localizada no ITA, em São José dos Campos.
213 -A estação terrena localizada na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) foi selecionada como estação de backup. Posteriormente, uma estação localizada no INPE/CRN, em Natal, também foi incluída na operação.
214 -
215 -As três estações pertencem ao INPE e operam em estreita cooperação com o ITA. Todas são capazes de enviar comandos e receber telemetria do ITASat. A equipe de operações em solo do ITA é responsável por fornecer regularmente às demais estações o plano de operação.
216 -
217 -A Figura abaixo mostra a localização real das três estações terrenas no território brasileiro (a) e a Estação Terrena do ITA (b).
218 -
219 -[[(a) Ground segment locations in Brazil and (b) ITA Ground Station (image credit: ITASat Team)>>image:ITASat1_GroundSegment.jpeg||data-xwiki-image-style-alignment="center"]]
220 -
221 -== LEOP ==
222 -
223 -De acordo com nossa propagação orbital, após a ejeção e o requisito de permanecer 30 minutos em silêncio, a primeira telemetria do ITASAT (baliza) deveria ocorrer aproximadamente **3 horas e 30 minutos após o T0**, o evento de lançamento (Ref: 1).
224 -
225 -Nesse momento, o ITASAT deveria estar sobrevoando a Europa. Durante essa primeira passagem sobre o continente europeu, nenhum radioamador europeu relatou a recepção da beacon. Por volta das **22h20 (horário de Brasília)**, na **primeira passagem sobre o Brasil**, o **primeiro sinal do beacon do ITASAT foi recebido** por um radioamador chamado **Roland (PY4ZBZ)**, localizado na cidade de **Sete Lagoas, Minas Gerais**, na região Sudeste do Brasil.
226 -A partir desse momento, **outros radioamadores e estações de solo** também passaram a receber as telemetrias do nosso CubeSat. Desde então, o **ITASAT tem sido operado continuamente** e o **comissionamento das cargas úteis foi iniciado**.
227 -
228 -[[Primeira recepção do beacon do ITASAT-1 registrada pelo rádio amador brasileiro PY4ZBZ>>image:ITASat1_first_beacon_reception.jpeg||data-xwiki-image-style-alignment="center"]]
229 -
230 230  = Lições Aprendidas =
231 231  
232 232  Durante o ciclo de vida do projeto, muitas lições foram aprendidas no processo de desenvolvimento, integração, teste e operação do ITASat. Algumas dessas lições são apresentadas nesta seção (Ref. 1).
233 233  
234 -== Abordagem de Desenvolvimento ==
194 +=== Abordagem de Desenvolvimento ===
235 235  
236 236  No ITASat, durante a fase de desenvolvimento, foi implementada e utilizada uma abordagem incremental. Essa abordagem auxiliou o processo de desenvolvimento e permitiu a verificação após cada incremento, aumentando a confiabilidade do projeto. Essa abordagem incremental foi aplicada tanto no desenvolvimento de software quanto na montagem da plataforma.
237 237  
... ... @@ -240,13 +240,13 @@
240 240  A abordagem incremental e modular também foi aplicada na arquitetura de software. A arquitetura foi definida em camadas desde o início do desenvolvimento. Graças a essa definição, o software foi dividido em pequenas partes e camadas, tornando-o mais fácil de gerenciar. Diferentes equipes desenvolveram a camada de aplicação, e códigos herdados de fornecedores puderam ser adaptados às necessidades do projeto.
241 241  Por exemplo, o código DCX-2 foi desenvolvido por um radioamador e integrado ao nosso software em poucas horas, funcionando perfeitamente no CubeSat. O ponto-chave dessa abordagem foi a definição clara das interfaces de software.
242 242  
243 -== Interfaces Elétricas de Comunicação ==
203 +=== Interfaces Elétricas de Comunicação ===
244 244  
245 245  No ITASat, o principal barramento de comunicação entre o computador de bordo e todos os equipamentos e cargas úteis é baseado em I2C. Essa escolha mostrou que o I2C possui limitações elétricas e lógicas que podem causar sobrecarga no barramento, resultando em travamentos.
246 246  
247 247  Mesmo seguindo todas as recomendações quanto ao comprimento dos cabos e localização dos resistores de pull-up, a equipe enfrentou vários problemas de recepção de sinal devido a variações de capacitância nas linhas. Como consequência, foram necessárias modificações elétricas. No entanto, o principal problema foi a sobrecarga e o travamento do barramento. O ADCS não pôde ser completamente testado, pois, no modo de controle de 3 eixos, ocorre uma sobrecarga no barramento que interrompe o fluxo de comunicação I2C. Consequentemente, o computador de bordo reinicia o sistema devido a uma falha na linha I2C. A função de reinício foi implementada como um mecanismo FDIR (Failure Detection, Identification and Recovery).
248 248  
249 -== Acesso Tardio ao CubeSat ==
209 +=== Acesso Tardio ao CubeSat ===
250 250  
251 251  O ITASat possui apenas um conector que concentra as funções de carga da bateria, depuração e ABF (Apply Before Flight). Não havia provisionamento para upload tardio de software, o que gerou restrições após a integração final.
252 252  
... ... @@ -254,7 +254,7 @@
254 254  
255 255  Durante o desenvolvimento, a equipe tinha poucas informações sobre o dispensador do CubeSat, sendo necessário fazer suposições que nem sempre foram as melhores opções para o projeto. Recomenda-se estudar todas as possibilidades para reduzir esses riscos.
256 256  
257 -== Seleção e Aquisição de Componentes ==
217 +=== Seleção e Aquisição de Componentes ===
258 258  
259 259  No momento da especificação e aquisição das partes do satélite, nem todos os requisitos estavam bem definidos e nem todas as características dos componentes eram conhecidas. Isso causou restrições posteriores durante o desenvolvimento.
260 260  
... ... @@ -264,7 +264,7 @@
264 264  
265 265  Outro ponto relevante na aquisição é o processo de aceitação dos componentes. Um procedimento bem definido para aceitação de partes deve ser implementado no projeto.
266 266  
267 -== Comunicação ==
227 +=== Comunicação ===
268 268  
269 269  Um dos maiores desafios em qualquer projeto é a comunicação — entre os desenvolvedores, com os fornecedores e com os desenvolvedores das cargas úteis.
270 270  
... ... @@ -271,7 +271,7 @@
271 271  No ITASat, o contato próximo e a comunicação frequente com os desenvolvedores das cargas úteis permitiram implementar e integrar os experimentos com baixo retrabalho.
272 272  Um bom canal de comunicação também foi estabelecido com a maioria dos fornecedores, mostrando que criar uma boa rede é fundamental para o sucesso da missão.
273 273  
274 -== Processo de Montagem, Integração e Testes (AIT) ==
234 +=== Processo de Montagem, Integração e Testes (AIT) ===
275 275  
276 276  Durante a montagem e integração do ITASat — especialmente no que se refere ao dispensador — percebeu-se que seria muito mais fácil e seguro se mecanismos e dispositivos adequados para o manuseio do satélite tivessem sido implementados. A falta de informações sobre o dispensador nas fases iniciais levou a não considerar certas restrições, o que resultou em falha no primeiro “fit check”.
277 277  
... ... @@ -281,11 +281,11 @@
281 281  
282 282  As especificações e comprimentos dos cabos foram verificados usando o Modelo de Engenharia e peças impressas em 3D, auxiliando o roteamento interno. Cada cabo possuía ficha técnica e etiquetas específicas para evitar trocas.
283 283  
284 -== Uso de Dois Computadores de Bordo ==
244 +=== Uso de Dois Computadores de Bordo ===
285 285  
286 286  Uma das características do ITASat é possuir dois computadores de bordo: um para o gerenciamento dos dados da missão e outro dedicado ao sistema de controle de atitude. Essa abordagem trouxe desafios de sincronização, uma vez que cada computador atua como mestre da comunicação em determinados momentos. Entretanto, proporcionou maior flexibilidade para testes e adaptações da plataforma, permitindo executar testes de forma independente.
287 287  
288 -== Importância da Engenharia de Sistemas ==
248 +=== Importância da Engenharia de Sistemas ===
289 289  
290 290  Segundo o //NASA Systems Engineering Handbook//, “o objetivo da engenharia de sistemas é garantir que o sistema seja projetado, construído e operado de forma a cumprir sua finalidade da maneira mais econômica possível, considerando desempenho, custo, cronograma e risco.”
291 291  
... ... @@ -304,7 +304,7 @@
304 304  * O software foi documentado e controlado via repositório tipo GitHub, dispensando controle manual em papel.
305 305  * Os procedimentos de AIT foram documentados e executados por mais de uma pessoa, reduzindo a margem de erro.
306 306  
307 -== Cronograma e Riscos ==
267 +=== Cronograma e Riscos ===
308 308  
309 309  Desde o início até o modelo PFM (Proto Flight Model), o projeto foi desenvolvido em dois anos. No entanto, alguns componentes foram adquiridos muito cedo, aumentando o risco de incompatibilidades — decisão tomada para mitigar atrasos, o que se mostrou importante devido às demoras nas aquisições.
310 310  
... ... @@ -312,7 +312,7 @@
312 312  
313 313  Outro aspecto importante foi a vida útil do satélite em solo (//shelf life//), que acabou sendo maior que o previsto devido a atrasos e oportunidades de lançamento. Os procedimentos de carga de bateria precisaram ser conduzidos ao longo do tempo, mas ficou evidente que tais processos devem ser planejados ainda nas fases iniciais do projeto.
314 314  
315 -== Operação da Missão ==
275 +=== Operação da Missão ===
316 316  
317 317  A estação principal do ITASat está localizada no ITA, em São José dos Campos. Durante a operação, verificou-se que a coordenação com outras estações melhorou significativamente o desempenho e, em alguns casos, foi essencial. No início da operação, a estação principal estava fora de serviço devido a problemas técnicos, e o suporte de radioamadores e estações parceiras foi fundamental — mostrando a importância de estações de backup e peças sobressalentes.
318 318  
... ... @@ -320,7 +320,7 @@
320 320  
321 321  Durante o desenvolvimento, pretendia-se implementar um registro histórico (//history log//), mas por diversas razões isso não foi possível. O ITASat transmite apenas informações do //beacon//, resultando em lacunas temporais sem dados do comportamento do satélite, o que dificulta a análise de desempenho.
322 322  
323 -== A Equipe ==
283 +=== A Equipe ===
324 324  
325 325  A equipe é o coração de qualquer projeto — são pessoas que desenvolvem soluções para pessoas. No ITASat, a equipe foi um dos principais pontos fortes.
326 326  
... ... @@ -328,7 +328,7 @@
328 328  
329 329  Houve uma perceptível melhora após a incorporação de profissionais com experiência prévia em projetos aeroespaciais. A combinação de estudantes e profissionais experientes resultou em uma equipe mais robusta.
330 330  
331 -== Resumo ==
291 +=== Resumo ===
332 332  
333 333  Apesar de todos os desafios enfrentados desde o início do projeto, em 2005, até o lançamento em 2018 — incluindo a mudança para a abordagem CubeSat em 2013 —, o ITASat foi altamente bem-sucedido em seu principal objetivo: **formar recursos humanos para projetos espaciais e desenvolver uma plataforma para futuras missões**.
334 334  
ITASat1_ADCS.jpeg
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ITASat1_EPS.jpeg
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ITASat1_GroundSegment.jpeg
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ITASat1_Launch_SpaceX.jpeg
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ITASat1_OBDH.jpeg
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ITASat1_Software.jpeg
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ITASat1_first_beacon_reception.jpeg
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ITASat1_protoflight_model.jpeg
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