Contagem

Desenvolvimento e lançamento de satélites didáticos: CubeSat/CanSat

Coordenador: Prof. Geraldo Magela (magela@cefetmg.br)

Objetivos

O objetivo geral do projeto é construir e lançar um satélite didático do tipo CanSat/CubeSat para explorar a prática de observação e realização de pesquisas na alta atmosfera.

Os objetivos específicos são: (a) despertar o interesse e engajar alunos de nível médio para a entrada em cursos de ciências e engenharia; (b) lançar o primeiro satélite didático desenvolvido por uma escola técnica de Minas Gerais, incluindo a participação efetiva de alunos de nível médio de escolas da RMBH (mensagens de áudios serão retransmitidas via rádio a uma estação em solo); (c) Reforçar e consolidar o GEDAI no ensino e divulgação de astronomia e astronáutica.

CubeSats e CanSats

Serão elaboradas as especificações de requisitos funcionais e de hardware de um satélite didático que pretende-se construir. Para esta especificação é sugerida à equipe uma investigação sobre o conceito CanSat, introduzido em 1998 durante o primeiro University Space Systems Symposium e que consiste basicamente em desenvolver e lançar um pequeno satélite, simulando todas as fases de desenvolvimento e os principais subsistemas de um satélite. O baixo custo de implementação, rápida preparação e simplicidade do projeto, comparado com outras alternativas de projetos espaciais, tornaram o CanSat/Cubesat uma excelente oportunidade prática para estudantes se iniciarem em atividades espaciais. Em suma é uma reprodução em escala diminuta da construção, implementação e lançamento de um satélite real. O processo requer um método de aprendizagem baseado em problemas, onde o estudante é o protagonista e inventor, que deve solucionar os problemas que enfrentará.

Com a especificação de requisitos finalizada é possível especificar os componentes do satélite e encaminhar para a aquisição. Satélites dos tipos CanSat/CubeSat, em geral, apresentam os seguintes sensores: GPS, barômetro, termômetro, acelerômetro, giroscópio, magnetômetro e sensor de radiação. Além desses equipamentos, o satélite conta com uma câmera filmadora para registrar sua trajetória até a estratosfera. Para comunicação, uma antena que pode enviar sinais de rádio por telemetria para uma estação em solo. Com estes componentes adquiridos, a equipe então procederá com a montagem e calibração do satélite.

Com a montagem e calibração finalizadas pela equipe, é hora de planejar os experimentos e encaminhar para o lançamento do balão que levará o satélite até a alta atmosfera. É esperado que este alcance uma altitude de aproximadamente 30 km, região da atmosfera denominada estratosfera, de onde é possível observar a escuridão do espaço e a curvatura da Terra. Para alcançar esta altitude será utilizado um balão estratosférico que utiliza o gás hélio por ter menor densidade do que o ar e também ser muito seguro para esse tipo de aplicação. Em relação aos experimentos,mensagens de áudio gravadas por alunos de escolas da região metropolitana de Belo Horizonte serão captadas pela estação de rádio. Serão também obtidos dados com relação ao seu entorno e ao próprio satélite como: velocidade, pressão, altitude, umidade, temperatura, aceleração, radiação ultravioleta e imagens. Esses dados serão enviados para uma estação em solo em tempo real. Após algumas horas do lançamento, devido à baixa pressão atmosférica na estratosfera, o balão estoura e o satélite retorna ao solo de maneira controlada e rastreada através de um paraquedas. Após ser recuperado os dados coletados serão utilizados pelos estudantes para análises futuras. Propõe-se também que a partir dos resultados obtidos na primeira missão, a equipe de alunos desenvolva a metodologia para o lançamento de uma segunda missão.

Importante citar que a Agência Espacial Brasileira promoveu uma competição de espaçomodelismo chamada CanSat Brasil. É um tipo evento que estimula o interesse e aumenta o conhecimento sobre as atividades e disciplinas relacionadas aos projetos espaciais e sua indústria, tanto pelos jovens que participam como pelo público em geral. O INPE em 2018 fez uma chamada para que alunos participem do 1º CubeDesign, sua primeira competição de desenvolvimento de pequenos satélites. É previsto o 2º CubeDesign para o final de 2019, e espera-se encerrar o projeto com a partipação da equipe nessa competição, seguida da elaboração do relatório final do projeto.

Mais informações:

[1] http://www.inpe.br/cubedesign

[2] http://aebescola.aeb.gov.br

[3] http://www.cansatcompetition.com

[4] https://spacegrant.arizona.edu/research/balloonsat

[5] https://www.balloonchallenge.org

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Monitoramento de meteoros

Coordenador: Prof. Geraldo Magela (magela@cefetmg.br)

Objetivos

O objetivo deste projeto é estimular e desenvolver a prática da observação de meteoros no estado de Minas Gerais através de uma estação de videomonitoramento a ser instalada no Campus Contagem. Tal estação fará parte de uma rede nacional de câmeras de vídeo, automatizadas para detecção de meteoros. Esta rede é coordenada pela Exoss, pronuncia-se [ézus], e é o acrônimo para Exploring the Southern Sky.

A Exoss é uma organização sem fins lucrativos que tem como finalidade o estudo de meteoros com metodologia científica: suas origens, natureza e caracterização de suas órbitas. O projeto Exoss Ciência Cidadã caracteriza-se por ser uma rede colaborativa com participação de universidades e institutos de pesquisa no Brasil e no exterior, tendo como um de seus parceiros (http://press.exoss.org/associados/parceiros-instituicoes/) a NASA.

Projeto CAMS

A referência para o nosso trabalho é o projeto CAMS (http://cams.seti.org/) da NASA, Cameras for Allsky Meteor Surveillance , que possui parceria com a Exoss através de uma colaboração de dados entre as duas redes. No Brasil essa rede conta com apenas duas estações no estado de São Paulo (http://cams.seti.org/easyCAMS.html).

Desse modo, o CEFET-MG instalará uma nova estação do projeto CAMS e passará a fazer parte dessa rede através da cooperação com a UNIVAP, Universidade do Vale do Paraíba (UNIVAP), parceira externa nesse projeto e onde se encontram os servidores de dados no Brasil. Aos alunos que se interessarem ir além nas suas pesquisas, terão o treinamento e acesso via internet a um observatório robótico para pesquisas científicas, similar ao IMPACTON do Observatório Nacional, que mantém o Observatório Astronômico do Sertão de Itaparica (OASI), projetos pioneiros e de alto nível no Brasil.

Rede Exoss

Apesar de possuir diversas estações em vários estados brasileiros, em Minas Gerais essa rede conta com apenas três estações (http://press.exoss.org/associados/estacoes-associadas-a-exoss/). Desse modo, a instalação de uma nova estação em uma unidade do CEFET-MG, tende a contribuir para que essa área de pesquisa se consolide no estado, além de ser necessária para complementar os estudos que já vem sendo realizados pelas demais estações no Brasil.

Resultados e impactos esperados

Outro objetivo importante deste projeto, é reforçar e contribuir com a disseminação do ensino de Astronomia na região metropolitana de Belo Horizonte, o que já vem sendo realizado pelo Grupo de Estudo e Divulgação de Astronomia Intercampi (GEDAI) do CEFET-MG.

Além das contribuições já citadas acima, a estação de observação do Campus Contagem irá contribuir através dos dados adquiridos, com os objetivos científicos da rede Exoss. Os dados adquiridos por meio de suas estações, são utilizados para:

  • Caracterizar as chuvas de meteoros do hemisfério sul;

  • Catalogar novos radiantes do hemisfério sul;

  • Estimar o local da possível queda de meteoritos;

  • Determinar a órbita de seus corpos parentais;

  • Registrar meteoros e desenvolver estudos astrométricos e astrofísicos;

  • Colaborar com instituições de ensino e pesquisas contribuindo com a sociedade;

  • Incentivar a produção de artigos científicos de qualidade e com baixo custo.

Questões como: o que são cometas; de onde surgem os cometas; de onde os meteoros surgem; qual a incidência de meteoros na Terra; por que estudá-los; defesa planetária/riscos de impactos e, métodos de observação, serão estudados e pesquisados pelos alunos para apresentação em seminários e eventos realizados pelo GEDAI.

Além disso, serão realizadas análises e simulações das trajetórias de meteoros que venham a colidir com a Terra através de um programa acessível a iniciantes no campo da astronomia, para entender como é feito o trabalho de monitoramento de meteoros.

Mais informações:

Exoss: https://exoss.org/

Ferramenta de Relato de Bólidos da Exoss: https://bolido.exoss.org/

Parceria com a NASA no projeto CAMS: http://cams.seti.org/

Frontier Develop Lab (NASA): http://cams.seti.org/FDL/

Observatório Nacional (IMPACTON): http://www.on.br/impacton/

UNIVAP: https://www.univap.br/universidade/nossos-diferenciais/infraestrutura/observatorio.html

American Meteor Society: https://www.amsmeteors.org/home.html

International Meteor Organization: https://www.imo.net/

parceiros_internacionais parceiros_nacionais

 

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