Fase 4 - Lance seu satélite! - etapa nacional!

Durante a Fase 4 da 3ª OBSat MCTI, os participantes do evento nacional deverão revisar e ajustar seus projetos com base nos resultados obtidos na Fase 3, realizando as adaptações necessárias para o sucesso de suas missões.

As equipes selecionadas precisarão modificar seus protótipos de satélites, que já foram lançados anteriormente em balão estratosférico, alinhando-os à Proposta de Missão e ao planejamento de voo para um novo lançamento. Desta vez, a comunicação será de responsabilidade da própria equipe, sem o uso da infraestrutura de comunicação fornecida pela organização.

Diferenças entre o Lançamento na Fase 3 e na Fase 4

1. Aprendizados com a Fase 3

• Análise de Desempenho: As equipes devem revisar os dados de telemetria, falhas e sucessos do lançamento da Fase 3 para identificar pontos de melhoria.
• Erros e Lições Aprendidas: Problemas como falhas de comunicação, instabilidade do protótipo, ou limitações de coleta de dados devem ser documentados e corrigidos.
• Otimização de Recursos: Ajustes no uso de energia, memória e processamento, com base no desempenho observado na Fase 3.

2. Aprimoramentos para a Fase 4

• Melhoria no Projeto do Satélite:
  • Refinamento da estrutura mecânica para maior resistência e estabilidade durante o voo.
  • Otimização do sistema de coleta de dados (sensores, câmeras, etc.) para maior eficiência.
  • Implementação de redundâncias em sistemas críticos, como energia e comunicação.
• Planejamento de Missão:
  • Definição clara de objetivos e métricas de sucesso para a Fase 4.
  • Revisão do planejamento de voo, considerando condições atmosféricas e trajetória do balão.
• Testes e Validações:
  • Realização de testes rigorosos em terra, incluindo simulações de voo e comunicação.
  • Validação do sistema de telemetria RF com o solo antes do lançamento.

3. Implementação do Módulo de Telemetria RF com o Solo

• Responsabilidade da Equipe:
  • As equipes serão responsáveis por projetar, implementar e testar seu próprio sistema de comunicação RF direta com o solo.
  • Deve-se garantir que o sistema opere dentro das faixas de frequência permitidas e siga as normas regulatórias.
• Requisitos Técnicos:
  • É esperado o uso de um transceptor RF eficiente, com baixo consumo de energia e alcance adequado.
  • Implementação de protocolos de comunicação confiáveis para envio de telemetria em tempo real.
  • Sincronização com time slots definidos pela organização, utilizando GPS para evitar interferências.
• Integração com o Sistema Existente:
  • O módulo de telemetria RF deve ser integrado ao sistema de comunicação Wi-Fi embarcado no balão, garantindo redundância e confiabilidade.
  • Dados críticos, como status do satélite e confirmações de operação, devem ser transmitidos via RF.

4. Novas Expectativas para a Fase 4

• Autonomia e Inovação:
  • As equipes devem demonstrar maior autonomia no desenvolvimento e operação do sistema de comunicação RF.
  • Espera-se inovação no design e na solução de problemas identificados na Fase 3.
• Documentação e Transparência:
  • Todas as alterações e aprimoramentos devem ser documentados e compartilhados com a organização do evento.
  • Relatórios técnicos detalhados devem ser entregues, explicando as decisões tomadas e os resultados esperados.
• Colaboração com Rádio-Amadores:
  • Parcerias com rádio-amadores devem ser formalizadas para auxiliar no desenvolvimento e operação do sistema RF.
  • Planos de frequência e uso de antenas devem ser apresentados e aprovados pela organização.

Resumo das Principais Mudanças da Fase 3 para a Fase 4

Aspecto	Fase 3	Fase 4
Comunicação	Uso exclusivo da rede Wi-Fi do balão.	Implementação de módulo de telemetria RF com o solo, além da rede Wi-Fi.
Responsabilidade	Organização fornecia infraestrutura de comunicação.	Equipes responsáveis pelo sistema de comunicação RF.
Aprimoramentos	Protótipos iniciais com foco em funcionalidade básica.	Protótipos refinados com base em lições aprendidas e maior robustez.
Testes e Validações	Testes básicos em terra.	Testes rigorosos, incluindo simulações de comunicação RF.
Autonomia	Menor autonomia no desenvolvimento.	Maior autonomia e inovação no projeto.

Da seleção

As melhores equipes da Fase 3 serão habilitadas para a participação no Evento Nacional. A OBSat MCTI irá reservar o lançamento de ao menos um satélite por nível, com ao menos 3 satélites lançados nacionalmente. O número de satélites selecionados será distribuído conforme o percentual de equipes participantes da região em relação ao total de participantes do Brasil.

Tarefas de competição

O desafio consiste em modificar e implementar um sistema de "carga útil + módulo de serviço" para um satélite, com o objetivo de executar sua missão durante um novo lançamento em balão estratosférico.

As equipes devem elaborar um documento e um vídeo que apresentem os detalhes técnicos e operacionais da missão, os quais foram registrados no cartão SD durante o lançamento da Fase 3. Esses materiais devem ser submetidos eletronicamente por meio da plataforma da OBSat MCTI.

Os relatórios e vídeos fazem parte de uma avaliação contínua, na qual os envios anteriores serão considerados na análise. É imprescindível justificar as atualizações realizadas para a Fase 4.

A entrega deve ser feita de forma eletrônica, e o protótipo deve atender aos requisitos básicos da missão, definidos abaixo:

1. Um vídeo de até 5 minutos, descrevendo a proposta de todos os subsistemas essenciais e do subsistema de missão:
   1. O vídeo deverá ser postado no YouTube no modo “Não listado”;
   2. O vídeo deve apresentar:
      1. Projeto conceitual;
      2. Objetivos da missão e identificação do mérito científico;
      3. Funções e responsabilidades da equipe;
      4. Detalhes operacionais da missão;
      5. Materiais utilizados;
      6. Dificuldades e desafios superados na Fase 3 para a construção do protótipo, considerando as experiências adquiridas após o lançamento do balão estratosférico;
      7. Resultados esperados versus resultados obtidos através do lançamento por balão estratosférico;
      8. Mudanças a serem realizadas para o novo lançamento;
      9. Testes e simulações para o lançamento;
      10. Desafios, objetivos e expectativas para a missão, a serem alcançados na missão espacial de Fase 4.
2. Um documento descrevendo a proposta e seu embasamento:
   1. O nome do documento deve estar no formato: NomedaEquipe_Categoria_Fase4.pdf Exemplo: (OBSat_N1_Fase4.pdf);
   2. O documento deve estar em formato PDF com tamanho máximo de 10MB;
   3. Diretrizes para o conteúdo esperado:
      • Título de missão;
      • Membros da equipe;
      • Resumo de 250 palavras;
      • Proposta completa em até 20 páginas (exceto anexos/apêndices).
   4. O documento deve conter:
      1. Declaração de problema da missão;
         1. Identificar o problema a ser resolvido e definir quais são as condições e ações necessárias para resolver o problema;
      2. Objetivos da missão e identificação do mérito científico;
      3. Funções e responsabilidades da equipe;
      4. Cronograma preliminar de desenvolvimento e plano de trabalho;
      5. Projeto conceitual;
      6. Detalhes operacionais:
         1. Descrição de todos os subsistemas essenciais e do subsistema de missão;
         2. Relatório de montagem, contendo fotos de todas as faces e conexões;
         3. Projeto mecânico (+desenhos técnicos em apêndice ao final do relatório);
         4. Projeto eletrônico (+projeto técnico em apêndice ao final do relatório);
         5. Fluxograma dos códigos desenvolvidos (+código comentado em apêndice ao final do relatório);
         6. Registro de dados;
         7. Procedimento de execução da missão;
      7. Identificação e descrição dos dados a serem coletados e transmitidos pela payload de missão;
      8. Descrição e resultados dos testes e simulações:
         1. Caracterização física (dimensões e massa);
         2. Robustez mecânica;
         3. Robustez eletrônica e magnética;
         4. Robustez térmica;
         5. Captura de dados de telemetria;
         6. Captura de dados de missão;
         7. Armazenamento de dados;
         8. Transmissão de dados conforme descrito no apêndice 1.
      9. Lista de materiais:
         1. Lista das matérias-primas, subconjuntos, conjuntos intermediários, sub-componentes, componentes, partes e as quantidades de cada necessários para fabricar um produto final.
      10. Relatório de voo:
          1. Apresentação dos dados obtidos durante o voo:
             1. Os dados de nível da bateria, temperatura, pressão, giroscópio e acelerômetro (informações dos três eixos) são obrigatórios! Anexe, também, o timestamp para aferir a procedência dos dados;
             2. Discussão e análise desses dados e sua importância para a realização da missão;
             3. Comparação dos dados esperados com os obtidos, com base na literatura científica;
             4. Quais são os dados esperados para essa nova missão realizada? Justifique os motivos para essas alterações.

Especificações do projeto

1. Estrutura mecânica:

   • Form Factor:
     • PocketQub: 50 x 50 x 50, com slide plate de dimensões 64mm x 58mm x 1,6mm;
     • CanSat: 66 mm de diâmetro e 100 mm de altura;
     • CubeSat: 100 x 100 x 100 mm.
   • Material estrutural:
     • A estrutura mecânica deverá ser construída em alumínio aeronáutico 7075, 6061 ou 6351 T6.
   • Peso:
     • PocketQub: 250g;
     • CanSat: 550g;
     • CubeSat: 700g.

2. Operação:

   1. Deverá atender aos requisitos de lançamento:
      • Operação em temperaturas de -80ºC. A equipe deverá realizar o isolamento da bateria de modo que não resulte em congelamento do sistema;
      • Capaz de operar em vibrações de 0 Hz a 233 Hz;

3. Telemetria:

   1. O satélite deve conseguir enviar dados de telemetria por RF, conforme as seguintes especificações:
      • A comunicação deve ser realizada no formato especificado no apêndice 1;
      • As informações do status do satélite a serem obrigatoriamente enviadas durante o voo são:
        • Nível da bateria;
        • Temperatura;
        • Pressão;
        • Giroscópio e acelerômetro (informações dos três eixos);
        • Informações da carga útil (payload), que devem estar bem definidas de modo que seja possível identificar o sucesso da missão;
        • O pacote de dados deve estar no formato JSON;
      • As equipes deverão indicar um rádio-amador responsável e parceiro da equipe, apresentar um plano de frequências, antenas, e aguardar autorização da OBSat MCTI para embarcar o equipamento com transmissor de RF. A equipe deverá ser responsável pela construção de sua estação base e recepção de dados.
      • A equipe deverá preencher formulário, conforme Apêndice 4, para a definição do plano de frequências. A OBSat MCTI, com as equipes participantes, definirá as restrições de uso de frequências e de tempo de transmissão sincronizada por tempo (time slots sincronizados por GPS).
      • As antenas devem ser construídas em microfita ou material flexível na limitação do formfactor.

Avaliação e classificação na Fase 4

As equipes serão avaliadas por uma comissão técnica e cada projeto será avaliado conforme os seguintes critérios:

Detalhamento dos critérios de avaliação

A seleção dos satélites para o lançamento seguirá as etapas definidas abaixo. A etapa de integração final e inspeção técnica dos protótipos de satélites serão classificatórios, e para testar a qualidade da construção e o desempenho do protótipo para o lançamento serão realizados 6 (seis) testes, compostos por:

1. Caracterização física (dimensões e massa):

   • Aferimentos das características mecânicas do protótipo, como:
     • Dimensões físicas:
       • Realizaremos uma única medição de cada uma das faces do protótipo, de maneira a conferir se as dimensões aferidas estão conforme os padrões solicitados.
     • Limite de massa:
       • Será aferida a massa do satélite junto a uma balança de precisão. A medida será aferida uma vez.

2. Robustez mecânica:

   • Teste de choque:
     • O teste será realizado durante uma queda controlada do protótipo de uma altura calculada e padronizada. O impacto será realizado contra uma espuma em solo e a verificação será através de uma inspeção visual, bem como da continuação das medidas de telemetria durante a operação.
   • Teste vibracional:
     • Este teste é projetado para verificar a integridade de montagem de todos os componentes, conexões de montagem, integridade estrutural e conexões de bateria;
     • O satélite será exposto a uma vibração controlada entre 0 a 230Hz durante o período de 1 minuto.

3. Robustez eletrônica e magnética:

   • Verificação das conexões de alimentação do satélite:
     • Inspeção visual das conexões de alimentação;
   • Verificação do funcionamento do sistema sob interferência eletromagnética:
     • O satélite será exposto a uma faixa variada de frequências e estaremos recebendo os dados para verificar que não houve nenhuma interferência ou perda significativa.
   • Verificação da faixa de emissão eletromagnética do protótipo:
     • Realizaremos uma varredura para conferir as frequências onde o protótipo está emitindo, de maneira que não exista possibilidade de interferir na transmissão dos demais participantes.

4. Robustez térmica:

   • Teste de funcionamento do sistema em baixas temperaturas:
     • Este teste é para verificar se o protótipo pode operar em um ambiente de temperaturas extremas. Durante a missão, o satélite enfrentará temperaturas de até -80ºC. Esse teste determinará se há um isolamento térmico suficiente para garantir a segurança da missão, bem como a operação dos sensores e demais componentes nesse ambiente.

5. Captura e transmissão de dados:

   • Transmissão de dados requeridos em JSON via RF:
     • Observação: a telemetria deverá ser radioamadora ou em frequência ISM.
       • Apresentar o sistema em funcionamento com o radioamador responsável, respeitando os critérios técnicos (potência e frequência) discutidos com a organização.
   • Verificação dos dados gravados no cartão SD.

As demais avaliações serão realizadas considerando a avaliação dos protótipos, da equipe e do trabalho realizado em conjunto:

1. Entrevista com os jurados:

   • Juízes estarão avaliando as equipes em suas bancadas, realizando perguntas sobre os desafios enfrentados, sobre os propósitos da missão, os objetivos da equipe, bem como quanto aos subsistemas e operação técnica da missão.

2. Apresentação em estilo pitch:

   • A equipe deverá indicar no momento da inscrição para o evento um capitão/capitã para apresentação. Sem possibilidade de alteração posteriormente;
   • O pitch será avaliado conforme os resultados do teste físico dos satélites para verificar a viabilidade de realização da missão;
   • Limite total de 5 minutos. A equipe deverá apresentar em até 3 minutos e após a apresentação haverá até 2 minutos de perguntas e respostas com a comunidade.

Observação 1: Os custos de execução do projeto, deslocamento, ou quaisquer outras despesas inerentes à participação nesta etapa são de responsabilidade das equipes;

Observação 2: Durante os testes de avaliação, é possível que os satélites estejam sujeitos a movimentos bruscos, emissões eletromagnéticas e térmicas, e, dessa forma, não é possível eliminar a possibilidade de danos não-intencionais. A organização não se responsabiliza por danos causados ao satélite e seus subsistemas durante os procedimentos de inspeção e avaliação;

Observação 3: A organização não tem controle sobre o deslocamento do balão estratosférico, o que pode causar danos ao satélite ou impossibilidade do resgate no momento do retorno ao solo. A organização não se responsabiliza por danos causados ao protótipo de satélite e seus subsistemas antes, durante e após o lançamento, ou mesmo perda em caso de impossibilidade de resgate.

Observação 4: Os protótipos de satélites deverão estar visivelmente identificados com: nome da Equipe e responsável, e com ao menos um telefone para contato.

Observações:

• Todas as equipes receberão medalha;
• Todos os membros das equipes presentes no evento de Fase 4 receberão certificado de participação/mérito (não será feita a emissão de certificado de participação na Fase 4 a membros da equipe que não estiverem presentes no evento, visto que a Fase 4 prevê a realização do Evento nacional PRESENCIAL);
• As primeiras 3 equipes de cada nível receberão medalhas de honra (1.º, 2.º, 3.º);
• Outras premiações poderão ser oferecidas a critério da organização;
• Após a consolidação dos resultados regionais, os primeiros colocados por evento serão convidados para participar do evento nacional OBSat MCTI.

Do evento

Os protótipos de satélites das equipes habilitadas para a Fase 4 passarão por testes ambientais em evento presencial nos seus protótipos de satélites para classificação. Somente o primeiro (1º) lugar de cada nível será lançado.

O local do evento Nacional será definido respeitando as possibilidades logísticas e orçamentárias da organização, conforme a disponibilidade da atuação do parceiro local em regiões estratégicas.

O evento será realizado ao longo de uma semana, com os testes, adaptações e classificação ocorrendo no primeiro dia de evento e com janelas de lançamento nos demais dias, conforme descritos abaixo:

A realização dos lançamentos está sujeita às condições climáticas, autorização de uso do espaço aéreo e às regras próprias de cada uma das instituições sede do evento.

Dia 1

1. Credenciamento: Recepção das equipes com entrega de credenciais, assinatura de termos de responsabilidade e acesso à área de trabalho restrita aos participantes;
2. Organização das equipes: Será destinado um período para as equipes participantes organizarem suas áreas de trabalho, montando seus protótipos de satélites e materiais;
3. Sorteio da ordem de avaliação técnica: A equipe avaliadora disponibilizará, previamente, uma lista da ordem de avaliação dos satélites;
4. Inspeção técnica dos protótipos de satélites: As equipes deverão comparecer ao local de avaliação com os ensaios e medidas descritos na seção “Da seleção”. Será responsabilidade de cada equipe se apresentar no horário correto aos juízes para avaliação destes quesitos;
5. Avaliação da equipe: Juízes entrevistadores visitarão a área de trabalho de cada equipe e farão perguntas sobre seus desafios superados, projeto, implementação e outros detalhes técnicos e de trabalho em equipe;
6. Apresentação em formato pitch: Na sequência, cada equipe habilitada para lançamento será convidada a apresentar para todos os presentes um pitch sobre seus satélites, inclusive para a comunidade externa. A equipe organizadora irá controlar o acesso ao local, caso o público seja maior que a capacidade do local;
7. Seção de perguntas e esclarecimento de dúvidas: Após o pitch de cada equipe, os juízes poderão fazer perguntas para o esclarecimento de dúvidas;
8. Consolidação das notas: Terminada a sessão de testes e apresentação dos pitches, a comissão avaliadora irá trabalhar na totalização das notas e classificação final;
9. Mostra aberta de satélites OBSat MCTI: Enquanto ocorre a consolidação das notas por parte dos juízes, cada equipe poderá manter pelo menos um de seus membros presente para explicar, apresentar e sanar dúvidas sobre seus projetos para outras equipes ou para o público. Esperamos poder fortalecer o networking e demonstrar todos os resultados para a comunidade! Esta sessão ocorrerá, no melhor momento, dentro da Programação do Evento, e deverá ser aberta à comunidade externa;
10. Divulgação do resultado final: Ao final desta sessão, a comissão organizadora apresentará o resultado final daquele evento regional e as equipes habilitadas para lançamento no balão estratosférico naquele evento. Estas equipes deverão se apresentar imediatamente para ajustes, integração e testes de seus satélites a serem lançados por balão no dia seguinte.

Dia 2

1. Preparação: Todos os participantes serão encaminhados para a participação;
2. Lançamento do balão: Após os testes do protótipo de satélite no balão, ocorrerá o lançamento, caso as condições meteorológicas sejam adequadas, seguras e a utilização do espaço aéreo seja autorizada;
3. Tentativa de resgate dos satélites lançados: Uma equipe (de responsabilidade da Coordenação da OBSat) tentará recuperar os satélites lançados com base nos dados de GPS da sonda;
4. Verificação dos resultados obtidos: Os satélites resgatados serão inspecionados para aferir sua integridade física, bem como serão verificados os dados obtidos e salvos no cartão SD;
5. Cerimônia de premiação: Uma cerimônia de encerramento da 3.ª OBSat MCTI e de premiação das equipes ocorrerá com as autoridades locais.