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@MastersThesis{Roque:2022:MoTeOr,
               author = "Roque, Rafael dos Santos",
                title = "Optical solar reflector degradation: modelling, testing and 
                         orbital data evaluation",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2022",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2022-02-15",
             keywords = "satellite thermal control, thermal coatings, degradation, controle 
                         t{\'e}rmico de sat{\'e}lites, revestimentos t{\'e}rmicos, 
                         degrada{\c{c}}{\~a}o.",
             abstract = "The orbital environment is very challenging to space vehicles and 
                         for this reason, good thermal management is a requirement to make 
                         them able to accomplish their intended mission. Satellite thermal 
                         control systems (TCS) design has to account for the inherent wear 
                         caused by the harsh environment they are immersed into. Their 
                         conception needs to provide means for them to endure the intended 
                         lifespan of the mission. Space radiators are key components that 
                         allow internally produced excess heat to be dissipated to deep 
                         space through radiation, whereas limiting the entrance of 
                         undesired external heat loads such as from the Sun. Radiators are 
                         coated with special finishings that allow selective heat transit. 
                         Unfortunately, when degraded those coatings have a reduced 
                         capacity for limiting Sun radiation absorption because their 
                         optical absorptivity \α tends to increase through time. 
                         Therefore, TCS design has to account for radiators critically 
                         reduced capacity that occurs in end-of-life. For this reason, the 
                         use of more stable coatings with reduced degradation rates is 
                         convenient to make radiators closely adequate to begin-of-life 
                         phase. Such attribute allows power savings with reduced need for 
                         electrical heating. OSR materials have these characteristics, but 
                         their inherent high fabrication variability makes their 
                         performance prediction a difficult task since no single 
                         established analysis method that currently exists stands out. An 
                         in-flight equipment (OSRA) was conceived, tested for space 
                         qualification and then integrated to CBERS 04A as the first 
                         Brazilian in-flight experiment for degradation assessment of 
                         radiator thermal coatings in real space conditions. Four samples 
                         compose the OSRA: white paint, black anodized and two OSR produced 
                         at INPE by two alternative technologies. Both analytical 
                         simplified nodal model and detailed numerical thermal mathematical 
                         model (TMM) with Sinda/Thermal Desktop RADCAD tool have been 
                         developed. The analytical model was used to perform preliminary 
                         analysis and enhance thermal behaviour understanding of the flight 
                         specimen. The detailed TMM was created to reproduce with better 
                         precision the assembly geometry and all internal couplings to 
                         account for possible heat deviations from basic thermal balance 
                         analytical equations. OSRA passed the Thermal Balance Test (TBT). 
                         Such TBT was recreated using a dedicated TMM version and then 
                         calibrated with the test results. Main internal parameters have 
                         been identified. A flight version of the TMM was refined with 
                         first telemetry data acquired after CBERS 04A has been launched in 
                         December 2019. The problem of \α assessment through limited 
                         telemetry has revealed to be a more complicated task than 
                         anticipated: some unaccounted uncertainties, mostly in complex 
                         boundary conditions, that could affect the precision of 
                         degradation rates (\Δ\α) identification have been 
                         found. Nevertheless, an attempt to quantify \Δ\α for 
                         the thermal coatings was done. The results are plausible and 
                         explainable. As expected, the OSR \Δ\α are lower than 
                         they are for the white paint. The treatment of two-year telemetry 
                         data from OSRA confirms exponential character of the degradation 
                         curve, i.e. in accordance with similar experiments flown by 
                         different satellites over the World. RESUMO: O ambiente de 
                         {\'o}rbita {\'e} muito desafiador para ve{\'{\i}}culos 
                         espaciais e por isso bom n{\'{\i}}vel de gerenciamento 
                         t{\'e}rmico {\'e} crucial para permiti-los cumprir sua 
                         miss{\~a}o. O design de sistemas de controle t{\'e}rmico (TCS) 
                         de sat{\'e}lites precisa levar em conta o desgaste inerente 
                         causado pelo ambiente hostil em que s{\~a}o imersos. Sua 
                         concep{\c{c}}{\~a}o deve prover meios para que resistam toda a 
                         vida {\'u}til da miss{\~a}o. Radiadores espaciais s{\~a}o 
                         componentes fundamentais que permitem calor em excesso 
                         internamente produzido a ser dissipado para o espa{\c{c}}o 
                         profundo via radia{\c{c}}{\~a}o, enquanto que limita a entrada 
                         de cargas t{\'e}rmicas indesejadas como a que vem do Sol. 
                         Radiadores s{\~a}o revestidos com acabamentos especiais que os 
                         permitem ter capacidade seletiva de tr{\^a}nsito de calor. 
                         Infelizmente, quando degradados estes revestimentos apresentam uma 
                         capacidade reduzida para limitar absor{\c{c}}{\~a}o de 
                         radia{\c{c}}{\~a}o solar porque sua absortividade \α tende 
                         a aumentar com o tempo. Portanto, o projeto de TCS deve levar em 
                         conta a capacidade criticamente reduzida de fim de vida dos 
                         radiadores. Por essa raz{\~a}o, o uso de revestimentos mais 
                         est{\'a}veis com taxas de degrada{\c{c}}{\~a}o reduzidas 
                         s{\~a}o convenientes para fazer os radiadores mais adequados 
                         {\`a} condi{\c{c}}{\~a}o de in{\'{\i}}cio de vida. Tal 
                         atributo permite economia de energia devido a necessidade reduzida 
                         de aquecimento el{\'e}trico. OSRs t{\^e}m tais 
                         caracter{\'{\i}}sticas, mas sua grande variabilidade inerente a 
                         fabrica{\c{c}}{\~a}o faz com que predi{\c{c}}{\~o}es acerca da 
                         sua performance seja um desafio singular, pois n{\~a}o h{\'a} 
                         unicidade nos m{\'e}todos de an{\'a}lise estabelecidos ou alguma 
                         t{\'e}cnica que se destaque sobre as demais at{\'e} o momento. 
                         Um equipamento de voo (OSRA) foi concebido, testado para 
                         qualifica{\c{c}}{\~a}o espacial e ent{\~a}o integrado ao CBERS 
                         04A como o primeiro experimento de voo brasileiro para 
                         avalia{\c{c}}{\~a}o da degrada{\c{c}}{\~a}o de revestimentos 
                         t{\'e}rmicos em condi{\c{c}}{\~o}es espaciais reais. Quatro 
                         amostras comp{\~o}es o OSRA: tinta branca, preto anodizado e duas 
                         de OSR produzidas no INPE usando de tecnologias diferentes. Ambos 
                         modelos anal{\'{\i}}tico simplificado nodal e num{\'e}rico 
                         t{\'e}rmico matem{\'a}tico detalhado (TMM) com a ferramenta 
                         Sinda/Thermal Desktop RADCAD foram desenvolvidos. O modelo 
                         anal{\'{\i}}tico foi usado para executar an{\'a}lises 
                         preliminares e incrementar o entendimento do comportamento 
                         t{\'e}rmico do esp{\'e}cime de voo. O TMM detalhado foi criado 
                         para reproduzir com melhor precis{\~a}o a geometria da montagem e 
                         todos os acoplamentos internos para poder identificar desvios de 
                         calor previstos pelas equa{\c{c}}{\~o}es anal{\'{\i}}ticas 
                         b{\'a}sicas de balan{\c{c}}o t{\'e}rmico. OSRA passou com 
                         sucesso pelo teste de balan{\c{c}}o t{\'e}rmico (TBT). Tal teste 
                         foi recriado em uma vers{\~a}o dedicada do TMM para ser calibrado 
                         com resultados do teste. Par{\^a}metros internos principais 
                         puderam ser identificados. Uma vers{\~a}o de voo do TMM foi 
                         refinada com as primeiras telemetrias dispon{\'{\i}}veis 
                         ap{\'o}s o lan{\c{c}}amento do CBERS 04A em Dezembro de 2019. O 
                         problema de avaliar \Δ\α atrav{\'e}s de telemetria 
                         limitada se mostrou mais complexo do que antecipado: algumas 
                         incertezas que influenciam no comportamento do sistema foram 
                         verificadas, principalmente no que se referem a 
                         condi{\c{c}}{\~o}es de contorno complexas e que v{\^e}m a 
                         afetar a precis{\~a}o das taxas de degrada{\c{c}}{\~a}o 
                         (\Δ\α). Entretanto, uma tentativa de quantificar 
                         \Δ\α para os revestimentos t{\'e}rmicos foi feita. Os 
                         resultados s{\~a}o plaus{\'{\i}}veis e explan{\'a}veis. Como 
                         esperado, \Δ\α para as amostras OSR s{\~a}o menores 
                         do que para a tinta branca. Tratamento de dados de 2 anos de 
                         telemetria vindas do OSRA confirma o car{\'a}ter exponencial da 
                         curva de degrada{\c{c}}{\~a}o, o que est{\'a} de acordo com 
                         experimentos similares j{\'a} voados por outros sat{\'e}lites do 
                         mundo.",
            committee = "Sousa, Fabiano Luis de (presidente) and Vladimirovich, Valeri 
                         Vlassov (orientador) and Costa, Rafael Lopes (orientador) and 
                         Silva, Douglas Felipe da and Genaro, Gino and Muraoka, Issamu and 
                         Magalh{\~a}es, Elisan dos Santos",
         englishtitle = "Degrada{\c{c}}{\~a}o de materiais refletores {\'o}pticos 
                         solares: modelagem, testes e avalia{\c{c}}{\~a}o de dados de 
                         {\'o}rbita",
             language = "en",
                pages = "204",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34T/46DFE7P",
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        urlaccessdate = "05 jun. 2024"
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