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ENGENHARIA AEROESPACIAL

UFABC/C.E.C.S. 2012-3

Prof. Dr. Antonio Gil Vicente de Brum

EN 3212

Introdução à Astronáutica

Astronáutica:

Ciência e tecnologia do vôo espacial.

Sinônimos:Astronáutica => EUA

Cosmonáutica => Rússia (e antiga URSS)Espaçonáutica => Brasil (anos 70)

INTRODUÇÃO: A Engenharia Aeroespacial pode ser dividida nos segmentos:

�Atmosférico => Engenharia Aeronáutica (voo atmosférico)

�Espacial => Engenharia Astronáutica (voo espacial)

�Aeroespacial => Engenharia aeroespacial (híbrida: ar e espaço)

Helicóptero, Foguete, Avião, Mísseis, ...

�Atmosférico => Engenharia Aeronáutica (voo atmosférico)

Balão, UAV (unmanned aerial vehicle), dirigíveis (nova geração: P791-video),

Video: 'Jetman' Yves Rossy faz primeiro voo america no sobre o Grand Canyon a 306 Km/h

Yves Rossy, the 'Jetman,' Conquers the Grand Canyon Making history in Arizona.FONTE: Ciência Popular: popsci.com, 10 de maio de 2011.(http://www.popsci.com/technology/article/2011-05/jetman-yves-rossy-makes-first-us-flight-just-200-feet-above-rim-grand-canyon)

Foguetes, veículos orbitais e suborbitais (reentrada), ônibus espacial, outros...

�Aeroespacial => atravessam a atmosfera e entram em

órbita, regressando ou não à Terra.

Primeiro Veículo Aeroespacial não governamental

construída, testada e aprovada: a SpaceShipOne(company Scaled Composites of Burt Rutan) tem 3 poltronas: uma para o piloto e duas para turistasespaciais que poderão fazer uma viagem ao espaço(ida e retorno com duração de minutos). A firma de Burt Rutan, a Scaled Composites, utilizou o aviãofoguete SpaceShipOne para ganhar em 2004 o Ansari X-Prize, um prêmio de US$ 10 milhões para levar e trazer 3 pessoas ao espaço duas vezes em duassemanas. A altitude alcançada foi de 112 km.

Space Ship One Specifications:Length: 8 mDiameter: 5 mWeight: kg

White Knight Specification:Length: 20 mDiameter: 30 mWeight: 40 kg

FONTE:www.aerospaceguide.net

Cápsulas espaciais (Gemini 7).FONTE: NASA, programa Gemini.

LINX: XCOR Aerospace.FONTE: http://www.netnewspublisher.com/nasa-has-selected-xcor-aerospace-to-provide-suborbital-flight-and-payload-integration-services-for-research-and-scientific-missions/

Cápsula e “espaçoplano”(projeto)FONTE: ESA Kids (http://www.esa.int/esaKIDSen/).

Veículos Espaciais (V/E)=> também: naves espaciais (spacecraft)• Tripulados• Não tripulados

�Espacial => Engenharia Astronáutica (voo espacial)

Veículos Espaciais (V/E)=> também: naves espaciais (spacecraft).• Tripulados: ISS (estação espacial internacional), traje EVA, capsulas, ônibus espacial, outros.• Não tripulados: satélites artificiais, sondas robóticas.

Estação Espacial Internacional – ISS(participação do Brasil?)

BRASIL:

AEB – Agência Espacial Brasileira(www.aeb.gov.br - PNAE 2005-2014)

A disciplina Introduçao à Astronáutica:� Objetivos

� Introdução aos conceitos e princípios relacionados com o vôo espacial, veículos espaciais, sistemas de lançamento, sistemas de operações e outros.

� Introdução aos conceitos, fundamentos, aplicações e tendências na Engenharia e Tecnologia Espacial, no mundo e, em especial, no Brasil.

� Competências� O aluno desenvolverá uma visão ampla das atividades

realizadas no Setor Espacial e da importância destas, o que lhe permitirá identificar possibilidades diversas para sua atuação dentro deste setor da Engenharia Aeroespacial.

Alguma coisa do que estudaremos:� trajetórias e órbitas,� manobras orbitais,

Componentes de um Satélite

(PMM/INPE)

Programa da disciplina:� Por que o espaço? � O que é uma missão espacial e quais setores/áreas/etapas

ela envolve? � História da navegação espacial. � Veículos e sistemas espaciais: tipos de veículos, passado,

presente e futuro (tendências, pesquisas futuras, necessidades).

� Órbita e atitude de veículos espaciais: conceitos básicos sobre determinação e controle, manobras, fronteira comercial, política e leis para o espaço, etc.

� Programa Nacional de atividades Espaciais (planejamento decenal brasileiro, necessidades do país, desenvolvimentos em andamento e futuros).

� Seminários sobre atividades espaciais no Brasil.

� MÉTODOS UTILIZADOS� Aulas teóricas expositivas, seminários.

� ATIVIDADES DISCENTES� Leitura/estudo das referências da disciplina.

� Pesquisa com elaboração/apresentação de seminário.

� Resolução de listas de exercícios sobre os temas

� CARGA HORÁRIA� AULAS TEÓRICAS: 2h/semana� RECOMENDADO PARA DEDICAÇÃO INDIVIDUAL: 3h (mín)

� CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO DE APRENDIZAGEM� 80% da avaliação: média das notas 1 e 2

� 20% atividades (listas)� Nota 1: pesquisa com apresentação de seminário (duplas); valor 0 a 8,0.

� Nota 2: prova final individual; valor (0 a 8,0)

� Conversão:

Bibliografia

Básica:� BRUM, A. G. V. de Notas de aula da disciplina EN 3212 – Introdução à

Astronáutica (pdf). . UFABC, 2013.

� SELLERS , Jerry Jon Understanding Space: An Introduction to Astronautic s(Third Edition). McGraw-Hill, NY, USA. 2005. 642 p.

� ULRICH, Walter Astronautics . Wiley-VCH, 2007. 508 p.

� PNAE - Programa Nacional de Atividades Espaciais para o d ecênio 2005-2015. Documento oficial do governo brasileiro/agência espacia l brasileira. www.aeb.gov.br

Complementar:� LEY, Wilfried; WITTMANN, Klaus; HALLMANN, Willi (edit ores) Handbook of Space

Technology. John Wiley & Sons: 2009. (ISBN: 978-0-470-69739-9; versão online:http://www.knovel.com/web/portal/browse/display?_EX T_KNOVEL_DISPLAY_bookid=3399 ).

� SPITZMILLER, Ted. Astronautics - The Dawn of the Space Age . Independent Publisher: 2007. (ISBN: 1894959639; ISBN-13: 9781894959636).

� SPITZMILLER, Ted. Astronautics - Book 2, To the Moon and Towards the F uture. Independent Publisher: 2007. (ISBN: 1894959663; ISBN-13: 97818949 59667).

� GRUNTMAN, Mike Blazing the Trail - The Early History of Spacecraft and Rocketry , AIAA, 2004.

Bibliografia

Adicionais: • www.astronautics.now (diversos materiais sobre astronáutica)• Vídeos da NASA - Grandes missões => http://www.discoverybrasil.com/web/nasa/video/

• Software: - MATLAB

- Orbiter Space Flight Simulator - É um simulador de voo espacial gratuito para o sistema Windows. Orbiter foi criado por Martin Schweiger da University College de Londres. Mais informação sobre o simulador: http://pt.wikilingue.com/es/Orbiter_(simulador)

Página do Orbiter: http://orbit.medphys.ucl.ac.uk/orbit.html

- Orbitron - software para estudo de órbitas com versão em português (http://www.stoff.pl/).

Material de apoio, dúvidas, exercícios, atividades?

� E-mail do professor:� agbrum@hotmail.com

� E-mail da turma astronautica.ufabc@gmail.com� astro2013 => acesso

� notas de aula, atividades, recomendações, textos, notícias, notas, entrega/recebimento de listas, solução de dúvidas, etc.

Apresentação: Prof. Gil

Área de atuação: => Astronáutica: Engenharia e Tecnologia Espacial

Ênfase em Guiagem, Navegação e Controle de Veículos Espaciais.

Principais temas de pesquisa: modelagem de sistemas para

determinação e controle de órbita e atitude de veículos espaciais.

Exemplo: Sensor de estrelas brasileiro (AST: PMM/INPE)

Algoritmos de Identificação Estelar

Com luz refletida da Terra à direita, com o brilho do Sol, estrelas e planetas, àesquerda, o algoritmo do STSC (Star Tracker Stellar Compass- Galileo) conseguiuobter identificação estelar positiva, ignorando o Sol e os três planetas presentes emseu campo de visada, por reconhecê-los em posições incorretas para seremestrelas. Os planetas são Mercúrio, Marte e Saturno (a partir da esquerda).

O ADAST representa importante aquisição para a engenharia aeroespacial brasileira.ADAST (Attitude Determination Algorithm Software Test): Ambiente de simulação da operação do AST.

O pouso da Águia – o módulo lunar “Eagle” pousa na Lua (16 de julho de 1969).

“É um pequeno passo para um homem, mas um grande passo para a humanidade.”

(Neil Armstrong)

Sir Isaac Newton (1642-1727)FONTE: New world encyclopedia.

Em sua mais importante obra, o livro "Philosophiae Naturalis

Principia Mathematica" (Princípios Matemáticos da Filosofia

Natural), Newton mostrou como a força da gravidade age

sobre todos os objetos em todas as partes do universo.

FONTE: Rare book library. Universidade de Sidney, Austrália.

Concepção artística do satélite LCROSS da

NASA, que realizou impacto na cratera

Cabeus da Lua, em missão (bem sucedida)

de exploração por água.

FONTE: NASA - out/2009.

Obrigado.

agbrum@hotmail.com