INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS – INPE/MCTI
CENTRO REGIONAL SUL DE PESQUISAS ESPACIAIS – CRS/CCR/INPE – MCTI
OBSERVATÓRIO ESPACIAL DO SUL – OES/CRS/CCR/INPE – MCTI
OBSERVATÓRIO DA ATMOSFERA E IONOSFERA – OAI/CRS/CCR/INPE – MCTI
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA – UFSM
CENTRO DE TECNOLOGIA – CT/UFSM
LABORATÓRIO DE CIÊNCIAS ESPACIAIS DE SANTA MARIA – LACESM/CT/UFSM
ESTAÇÃO TERRENA PARA O PROGRAMA NANOSATC-BR,
DESENVOLVIMENTO DE CUBESATS
Costa, L. Z.[1]; Schuch, N. J.[1]; Gomes, N. R. [1];
Bohrer, R .Z. G. [2]; Paulo, C. M.[1]; Alves, D. I.[1].
[1] Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais – CRS/CCR/INPE – MCTI em parceria com o
Laboratório de Ciências Espaciais de Santa Maria – LACESM/CT – UFSM, Santa Maria, RS, Brasil
[2] Instituto de Tecnologia da Aeronáutica – ITA/DCTA/CA-MD, São José dos Campos, SP, Brasil.
Email para contato: [email protected]
RESUMO
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
O Programa NANOSATC-BR, Desenvolvimento de CubeSats é um projeto
que envolve alunos, de diversas áreas do conhecimento, da Universidade Federal
de Santa Maria – UFSM, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais –
INPE/MCTI e da Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS. Em
desenvolvimento no INPE e no Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais
CRS/CCR/INPE-MCTI, esse Programa objetiva capacitar Recursos Humanos pela
implementação de Missões Espaciais de satélites de pequeno porte, realizando
diferentes etapas exigidas em projetos espaciais, tais como: integração, a
qualificação, o lançamento e o monitoramento de CubeSats, possuindo como
primeiro caso o NANOSATélite Científico Brasileiro (NANOSATC-BR 1). Este
nanosatélite tem massa aproximada a 1,3 kg e é equipado com componentes
projetados pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e pela Santa
Maria Design House (SMDH). O objetivo da missão científica do NANOSATCBR1 é monitorar, em tempo real, o Geoespaço, a precipitação de partículas e os
distúrbios presentes na magnetosfera, especialmente sobre o território brasileiro,
na Anomalia Magnética do Atlântico Sul (AMAS) e no Eletrojato Equatorial
(EJE). Visando os melhores resultados na transmissão e aquisição de dados e na
compatibilidade entre os subsistemas, foram feitas pesquisas relacionadas à
seleção da Estação Terrena de Controle e Rastreio de Satélites (ET) que irá
monitorar o nanosatélite.
Pela necessidade de agilidade nos processos e confiança nos procedimentos de
rastreio, optou-se por adquirir uma ET completa de uma empresa especializada na
área de nanosatélites, a Innovative Solutions in Space ISIS/ISL. Esta empresa
fornece um sistema completo de rastreio e controle, juntamente com a instalação e
um mini-curso para operação dos equipamentos. Como atende a todos requisitos, a
ET (Fig. 2), fornecida pela ISIS, foi adquirida e instalada, em Dezembro de 2011, no
prédio sede do CRS. As especificações da antena são expostas na Tabela 1.
Figura 2: Estação Terrena de Rastreio e Controle instalada sobre o prédio do
CRS/CCR/INPE-MCTI, em Santa Maria, RS.
1. INTRODUÇÃO
Os uso de satélites artificiais facilitou e agilizou
muitos processos cotidianos e científicos. Com o
desenvolvimento de novas tecnologias, podemos
observar fatos sobre o clima, vegetações e oceanos, por
exemplo. Para realizar a comunicação entre os satélites e
os usuários, é necessário o uso de uma ET. Sucintamente,
a ET é encarregada de localizar e monitorar o satélite, e,
quando possível, realizar a transmissão de dados.
A ET de Rastreio e Controle para o NANOSATCBR1 (modelo de engenharia exposto na Fig. 1) deve
respeitar alguns parâmetros operacionais e alguns
requisitos, que permitem a compatibilidade entre os
subsistemas.
Tabela 1 – Características da Estação Terrena de Rastreio e Controle
Figura 1: Modelo de
Engenharia do
NANOSATC-BR1.
2. METODOLOGIA
Os parâmetros utilizados para a escolha da ET
envolvem faixas de operação de uplink e downlink entre 144-148 MHz e 430-440
MHz, respectivamente; a potência do transmissor; a sensibilidade do receptor; taxa
de transferência de dados de 1200 bps para uplink e 300-1200 bps para downlink; o
tipo de modulação utilizado e o protocolo utilizado para comunicação. Além de
atender a todos os requisitos dos subsistemas do nanosatélite, a ET precisa ser
compatível com a GENSO (Global Education Network for Satellite Operations) e,
em segundo plano, possibilitar que sejam realizados rastreios de outros satélites.
Baseando-se nas condições impostas para a seleção,
foram analisadas duas propostas principais, que são expostas abaixo, para
implementação da ET. Foram comparados os benefícios e custos para o
desenvolvimento de uma ET, em laboratório, e para a aquisição de um sistema
completo.
Componente
Característica
Antenas Yagi VHF
Ganho de 12 dBic
Antenas Yagi UHF
Ganho de 16 dBic
Antena com refletor
parabólico – Banda S
Terminal Central de Controle
(AFSK,FSK e BPSK)
Ganho de 21 dBic e faixa de
frequência de 2400-2402 MHz
Taxa de transferência de dados de
1200-9600 bps (protocolo AX.25)
Faixas de frequência
144-146 MHz, 430-440 MHz e 24002402 MHz
Além de apresentar as especificações mostradas acima, a ET ainda é equipada
com antenas orientáveis, com rotores de azimute e elevação para cargas pesadas,
proteção contra raios, fonte de tensão ininterrupta; aplicativos de rastreio de satélites
e operação da ET e a possibilidade de ser operada remotamente, via internet.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A Estação Terrena de Rastreio e Controle para o NANOSATC-BR1 foi
instalada, já passou por fase de testes e aguarda o lançamento do nanosatélite.
4. REFERÊNCIAS
[1] FAGUNDES, I. F., Jun. 2010. Desenvolvimento de uma Estação Terrena (ET) para o
Nanosatélite Científico Brasileiro – NANOSATC-BR. Relatório Final de Projeto de
Iniciação Científica. Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais CRS/CCR/INPEMCTI. Santa Maria, 2010.
[2] DA ROSA, G. S et al. Relatório de visita técnica a UFRGS. Santa Maria, 2010. 18 p.
[3] Cubesat Shop - Innovative Solutions In Space (Isis). Disponível em:
<http://www.cubesatshop.com>. Acesso em: 27 de Agosto de 2012.
1ª Proposta : Adquirir equipamentos, de baixo custo, para a integração e o
5. AGRADECIMENTOS
desenvolvimento de sistemas de rastreio em laboratório. Esta proposta
desenvolveria, diretamente, conhecimentos relacionados ao desenvolvimento de
Os autores agradecem aos organizadores do SBGEA 2012 pela oportunidade de
sistemas de comunicação e possibilitaria o contato com radioamadores locais, para
apresentação do trabalho e pelo auxílio financeiro. Ao Programa PIBIC/INPE –
a troca de experiências.
CNPq/MCTI pelo apoio e suporte na Iniciação Científica. Ao LACESM/CT – UFSM
2ª Proposta: Adquirir uma estação de rastreio e controle completa, que atenda a
pelo auxílio financeiro.
todos requisitos dos subsistemas do nanosatélite. A aquisição envolveria maior
confiança e agilidade nos testes, transmissões de dados e processamento de sinais,
IV SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOFÍSICA ESPACIAL E AERONOMIA – SBGEA
por se tratar de sistemas testados e comprovados para um específico uso.
10 a 14 de Setembro de 2012
Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, SP.