Eventos climáticos extremos são uma das principais características de mudanças climáticas e sua previsão numérica requer modelos de alta resolução 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 adição de dados complementares obtidos via satélite seria muito útil. Este trabalho analisa a viabilidade técnica de se embarcar uma carga útil ótica que detecte raios utilizando uma plataforma cubesat apesar de projetos similares anteriores terem utilizado satélites de maior porte. Essa prospectiva missão é denominada de RaioSat e operaria inicialmente em uma órbita LEO em 650Km usando uma estrutura de alumínio 3U-CubeSat (10x10x30cm) para acomodar o bus do nanossatélite, uma câmera óptica com uso de filtro espectral nas bandas de oxigênio e nitrogênio, e antena VHF. Este trabalho realiza a análise de missão do RaioSat e seus stakeholders e adapta uma metodologia de definição de cargas úteis de câmeras óticas para seu estudo de viabilidade onde 3 possibilidades são investigadas a partir de uma câmera COTS disponível no mercado. Um conjunto de requisitos óticos para detecção do fenômeno raio é usado para abalizar a viabilidade das soluções candidatas de chips sensores ópticos, da filtragem espectral e do envelope de engenharia de sistemas que sua prospectiva câmera ocuparia, a priori, numa plataforma cubesat. O trabalho também aborda os requisitos de alto nível para processamento de bordo necessário visando uso eficiente da banda de comunicação e eliminação de falso-positivos de raios. Finalmente, se sugere uma lista de futuras derivações para conretização do projeto final de uma missão RaioSat.
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.
