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A SURVEY Paper AAS 05-479

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A SURVEY Paper AAS 05-479 Paper AAS 05-479 THE BRAZILIAN SATELLITE PROGRAM – A SURVEY † Ijar M. Fonseca and Peter M. Bainum‡ The Brazilian space program creation dates from 1961. From that time up to now the country has taken actions towards the human resource development to work in the space area, has built a strong infrastructure to test and integrate satellites, and has accomplished the development and launching of two small low earth orbit (LEO) data collection satellites. The main goals of the Brazilian space program were established in a project called the Brazilian Complete Space Mission (MECB) in 1980. The Brazilian National Institute for Space Research (INPE – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) has pursued those goals for almost 4 decades). Presently the INPE Brazilian space program is under the coordination of the Brazilian Space Agency (AEB). The INPE History will be always linked to the Brazilian Space Program since it was under this Institute coordination and execution that the program started and accomplished the launching of the Brazilian satellites. This paper gives an overview about the Brazilian Complete Mission (MECB) with main focus on the Data collection and scientific Satellites developed and launched under the INPE coordination. Also the paper enhances mainly aspects of space mechanics and control features of the satellite designs. The lessons learned during the development of both the SCD-1 and SCD-2 satellites served as a strong guide for the satellites under development at INPE, presently under the coordination of the AEB. The result of the past experience provided the country with capability and a reasonable maturity to develop spacecraft. INTRODUCTION On August 03 1961, Jânio Quadros, then Brazil’s president, created the GOCNAE (The Organizing Group of the National Commission for Space Activities) under the coordination of the CNPq (National Council for Technological Research) in order to † Professor and Control Engineer, Space Mechanics and Control Division, INPE, S. J. Campos, SP, Brazil, E-mail: [email protected] ‡ Professor Emeritus, Howard University, Department of Mechanical Engineering, Washington D.C., 20059. E-mail: [email protected] 1 provide the country with the infrastructure necessary for the exploration of outer space. The GOCNAE become known shortly by CNAE (National Commission for Space Activities). The group activities gave birth to the Space Research Institute that in 1971 came to be the National Institute for Space Research, INPE. Initially the activities developed at INPE involved research areas related to space and atmospheric sciences. The activities expanded and evolved to space applications areas, mainly remote sensing and meteorology, and space technology development, in particular satellites and the ground associated systems. The Brazilian initiatives towards space gained a new impulse by 1979 with the creation of the Brazilian Complete Space Mission (MECB). INPE comprises now various research institutes. The Brazilian space activities compose just one of them. Presently those space activities are formalized in the MECB1,2. The motivation that pushed Brazil towards the space conquest involves the country’s continental area with large regions covered by immense extension of rain forest (most of the Amazon region is inside Brazil’s territory), large regions stroked by large periods without rain and with serious social problems related to sickness and poverty. Large regions sparsely inhabited and with a very weak infrastructure regarding roads and energy to support local industrial development. In contrast the South and the South East regions of the country involve states that, if taken separately, would be as well developed and advanced as the world’s most developed countries. The diversity and large size of a land of contrasts3,4. The premises that guided the country towards space include the fact Figure 1 The 14-bis Plane – Brazilian Alberto Santos Dumont Flight: The First Heavier-than-air Officially Recognized Flight, Europe, 1906 that space could provide better knowledge of all the different regions and could help planning and controlling agricultural activities, the deforestation, and the weather prediction. In addition, the use of satellites could provide the country with better and efficient telecommunication systems. Furthermore, the Brazilian wide territory provides an excellent place to develop a satellite launch base, very close to the equatorial line. 2 Another story that brings about Brazil in space is the fact that the Brazilians have demonstrated throughout History a strong tendency to participate in the human effort toward the development in aerospace, as it was in Paris, 1906, with the Brazilian Alberto Santos Dumont 14-bis flight, the first heavier-than-air controlled aircraft flight5,6 (Figure 1). Presently the country confirms that tendency by being among those countries that conquered space not only with INPE’s remarkable presence in space, but also with EMBRAER, the Brazilian aircraft company that is recognized in all of the world by the quality and excellence of the aircraft it produces. The space conquest involving an environment without atmosphere and embedded in a microgravity environment is a History the country is helping to write. INPE’s excellent reputation in the space area is recognized by most of the best institutions and organizations related to space in the world. However, to get into space would require coordinated and planned actions before accomplishing the goals of getting there. There was a long way ahead since that beginning in 1961. The country had to invest on infrastructure to support, integrate and test spacecrafts; on human resource development to work in the space area, on software system development to simulate, predict and control orbit and attitude among other challenges. Regarding human resource development the country established a doctoral program supported by CNPq, CAPES, and FAPESP for space research subjects. Hundreds of students have been sent abroad (USA, Canada, Germany, French, Japan, and England) to get their Ph.D. or Doctorate degrees in Flight Mechanics or other space related areas. Many of those students became leaders in human resource preparation in the country’s universities and research institutes and also were engaged in the space program developments. It is worthy to note that the Brazilian space program effort towards space counted on the contribution of many scientists and space area specialists from different countries of the world. Sometimes they contributed by coming to INPE for conferences, short courses and training people (Malcolm Shuster then from APL, Peter M. Bainum from Howard University, Bernd Schaeffer from DLR, Ramon de Paula from NASA Headquarters, Luc Fraiture and R. Munch from ESA-ESOC, Mikhail Pivovarov and Alexander Sukhanov from IKI, Moscow and many others). Others came and stayed in the institute for some time (from months to years) through joint space projects and/or as visiting researchers. The foundation of the Brazilian space program has been built on the basis of effort, persistence, idealism, international cooperation, and a peaceful relationship with countries from different political and economic regimes, with different history and religions. The space joint programs/activities with the USA, China, Russia, Japan, France, Canada, India, and Germany among others are examples of the country’s capability to manage to work with many different people around the world. MECB – THE BRAZILIAN COMPLETE SPACE MISSION The scope, the main objectives and directions of the Brazilian space program were established in a project called the Brazilian Complete Space Mission (MECB)1,2. The project was approved in 1979. The MECB initially involved civilian (INPE) and military institutions (Ministry of Aeronautics) separately. These institutions were, for the civilian side, the Secretary of Science and Technology. This secretary was replaced by 3 the Ministry of Science and Technology. In this context the INPE space segment was directly under that Ministry until the last year (2004). Presently the Brazilian Space Agency (AEB) is responsible for the whole Brazilian space program coordination and the INPE space program is under AEB supervision. Regarding the military side of the Brazilian space program, the Ministry of Aeronautics is still responsible for the Satellite Vehicle Launcher (VLS) and the satellite launching base developments. However, these programs also are now under the AEB coordination. The main goals stated in the MECB are the design, development, launching and operation of two small low Earth orbit (LEO) Data Collection satellites (SCDs – Satélites de Coleta de Dados), and two remote sensing satellites (SSRs - Satélites de Sensoriamento Remoto)7-9. The space program includes the ground facilities, a laboratory for satellite integration and tests, and the design, construction and implementation of a launching base center at Alcântara (CLA – Centro de Lançamento de Alcântara, located at 2°17' S, 44°23' W, in the State of Maranhão). The main MECB objectives can be summarized as 1. To develop human resources and related infrastructure so as to support space activities in Brazil; 2. To call for partnership with industry in the task of developing space technologies; 3. To develop satellites with applications related to specific Brazilian needs (including those of interest to low-latitude regions worldwide); 4. To arrange for Brazil to participate in international space programs The MECB has been extended
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