@MastersThesis{Moura:2017:AnViCa,
author = "Moura, Candido Osvaldo de",
title = "An{\'a}lise de viabilidade de uma carga {\'u}til {\'o}ptica em
nanossat{\'e}lites para detec{\c{c}}{\~a}o de raios",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2017",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2017-08-07",
keywords = "an{\'a}lise de viabilidade, detec{\c{c}}{\~a}o de raios,
cubesats, sistemas espaciais, c{\^a}meras {\'o}pticas,
feasibility analysis, lightning detection, cubesats, space
systems, optical cameras.",
abstract = "Eventos clim{\'a}ticos extremos s{\~a}o uma das principais
caracter{\'{\i}}sticas de mudan{\c{c}}as clim{\'a}ticas e sua
previs{\~a}o num{\'e}rica requer modelos de alta
resolu{\c{c}}{\~a}o e a grande quantidade de dados
observacionais, incluindo conjuntos de dados de raios. Uma rede
terrestre de sensores de raios, chamada BrasilDAT, atualmente
detecta e localiza dados totais de raios no Brasil, entretanto a
adi{\c{c}}{\~a}o de dados complementares obtidos via
sat{\'e}lite seria muito {\'u}til. Este trabalho analisa a
viabilidade t{\'e}cnica de se embarcar uma carga {\'u}til
{\'o}tica que detecte raios utilizando uma plataforma cubesat
apesar de projetos similares anteriores terem utilizado
sat{\'e}lites de maior porte. Essa prospectiva miss{\~a}o {\'e}
denominada de RaioSat e operaria inicialmente em uma {\'o}rbita
LEO em 650Km usando uma estrutura de alum{\'{\i}}nio 3U-CubeSat
(10x10x30cm) para acomodar o bus do nanossat{\'e}lite, uma
c{\^a}mera {\'o}ptica com uso de filtro espectral nas bandas de
oxig{\^e}nio e nitrog{\^e}nio, e antena VHF. Este trabalho
realiza a an{\'a}lise de miss{\~a}o do RaioSat e seus
stakeholders e adapta uma metodologia de defini{\c{c}}{\~a}o de
cargas {\'u}teis de c{\^a}meras {\'o}ticas para seu estudo de
viabilidade onde 3 possibilidades s{\~a}o investigadas a partir
de uma c{\^a}mera COTS dispon{\'{\i}}vel no mercado. Um
conjunto de requisitos {\'o}ticos para detec{\c{c}}{\~a}o do
fen{\^o}meno raio {\'e} usado para abalizar a viabilidade das
solu{\c{c}}{\~o}es candidatas de chips sensores {\'o}pticos, da
filtragem espectral e do envelope de engenharia de sistemas que
sua prospectiva c{\^a}mera ocuparia, a priori, numa plataforma
cubesat. O trabalho tamb{\'e}m aborda os requisitos de alto
n{\'{\i}}vel para processamento de bordo necess{\'a}rio visando
uso eficiente da banda de comunica{\c{c}}{\~a}o e
elimina{\c{c}}{\~a}o de falso-positivos de raios. Finalmente, se
sugere uma lista de futuras deriva{\c{c}}{\~o}es para
conretiza{\c{c}}{\~a}o do projeto final de uma miss{\~a}o
RaioSat. ABSTRACT: Extreme weather events are a major feature of
climate change and their numerical forecasting requires high
resolution models and a large amount of observational data,
including lightning data. A terrestrial network of lightning
sensors, called BrasilDAT, currently detects and locates total
lightning data in Brazil, however the addition of complementary
data obtained by satellite would be very useful. This work
analyzes the technical feasibility of boarding an optical payload
that detects lightning using a cubesat platform, although previous
similar projects used larger satellites. This prospective mission
is called RaioSat and it expected to operate in a 650Km LEO orbit
using a 3U-CubeSat (10x10x30cm) aluminum structure to accommodate
the nanosatellite bus, an optical camera with a spectral filter in
the oxygen and nitrogen bands, and VHF antenna. This work provides
the RaioSat mission analysis with its stakeholders and adapts a
methodology for definition of optical payloads in order to perform
the feasibility study. Initially, 3 possibilities are investigated
from a COTS camera available in the market. A set of optical
requirements for detecting the lightning phenomenon is used to
drive the feasibility analysis of candidate optical sensor chips,
spectral filtering and, systems engineering envelope constraints
to the prospective camera payload into, a priori, a cubesat
platform. The paper also addresses the high-level requirements for
on-board processing required for efficient use of the
communication bandwidth and elimination of false-positive
lightning occurrences. Finally, a list of future study topics is
suggested for the realization of the RaioSat mission project.",
committee = "Bambace, Lu{\'{\i}}s Ant{\^o}nio Waack (presidente) and Santos,
Walter Abrah{\~a}o dos (orientador) and Naccarato, Kleber
Pinheiro and Cappelletti, Chantal",
englishtitle = "Feasibility analysis of an optical payload in nanosatellites for
lightning detection",
language = "pt",
pages = "153",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3PA5A98",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3PA5A98",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}