Princípios Físicos de funcionamento dos instrumentos para satélite

Nome: Princípios Físicos de funcionamento dos instrumentos para satélite
Cód.: FIS16033O
3 ECTS
Duração: 4 semanas/78 horas
Área Científica: Física

Língua(s) de lecionação: Português
Língua(s) de apoio tutorial: Português

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

Objetivos de Aprendizagem

O curso tem como objetivo fornecer aos alunos conhecimento, competências e compreensão de:
Princípios físicos fundamentais que sustentam o funcionamento dos instrumentos de satélite (física dos semicondutores, radiação eletromagnética, ótica).
Mecanismos de funcionamento de vários instrumentos utilizados na deteção remota, observação da Terra, ciência espacial (radiómetros, espectrómetros, lidars, radares).
Análise da interação entre radiação eletromagnética e matéria, incluindo absorção, reflexão, difusão e emissão, no contexto de aplicações de deteção remota.
Avaliação das limitações dos sensores de satélite (resolução espacial, alcance espectral, razão sinal-ruído).
Interpretação de dados e especificações de desempenho de instrumentos de satélite (técnicas de calibração, sensibilidade, fontes de erro).
Aplicação de conceitos físicos a cenários do mundo real envolvendo instrumentação de satélite (monitorização ambiental, perfis atmosféricos, exploração planetária).
Avaliação da adequ

Conteúdos Programáticos

Introdução à Deteção Remota por Satélite e Categorias de Instrumentos
Noções básicas de radiação eletromagnética e teoria do corpo negro
Transferência Radiativa e Efeitos Atmosféricos
Instrumentos Óticos: Princípios de Imagiologia e Espectroscopia
Radiómetros e Espectrómetros: Aplicações Visíveis e Infravermelhas
Sensores infravermelhos térmicos e recuperação de temperatura
Instrumentos de micro-ondas: radiómetros e radar de abertura sintética (SAR)
Deteção Ativa: Altimetria de Radar e Espalhamento
Sistemas Lidar: Princípios e Perfil Atmosférico
Calibração, Validação e Análise de Erros
Considerações sobre o design do sensor: SNR, resolução e cobertura
Aplicações em Observação da Terra e Ciência Espacial
Casos de estudo: MODIS, Sentinel, Landsat, SMOS, CALIPSO, etc.

Métodos de Ensino

As aulas teóricas serão conduzidas em formatos presencial e síncrono através da apresentação de conteúdos programáticos com o auxílio de apresentações digitais, projeções multimédia e vídeos. Os principais temas apresentados serão: tratamento ótico especial (diferentes espelhos e revestimentos de lentes para instrumentação ativa/passiva), propagação e atenuação da radiação provocada por constituintes atmosféricos (aerossol, gases, vapor de água, nuvens), digitalização de imagens (o que é medido é sempre uma ddp que deve ser transformado num sinal binário), métodos hiperespectrais (combinação de imagens obtidas para diferentes comprimentos de onda). Para promover o interesse e a participação dos alunos, será estabelecido um diálogo com o professor e serão necessários testes intermédios para manter a atenção. Nas aulas práticas, organizadas em momentos presenciais e assíncronos, os alunos utilizam plataformas web e ferramentas digitais interativas para aceder a dados obtidos a partir de plataformas de observação voadoras (satélites ou aviónicas) para vivenciarem em primeira mão o que aprenderam nas aulas teóricas. A integração entre a teoria e a prática garante uma aprendizagem significativa, aplicada às ciências aeronáuticas.

Avaliação

Este curso será avaliado com base num teste, no final do curso, e num trabalho desenvolvido pelos alunos sobre um tema à escolha relacionado com conteúdos do curso.
A nota final do curso corresponderá a 70% da nota do trabalho e 30% da nota do teste teórico, com a condição de que nenhuma das duas notas seja inferior a 8 valores.

Bibliografia

1.Schott, J.R. Remote Sensing: The Image Chain Approach
2.Ulaby, F.T. et al. Microwave Remote Sensing
3.Liou, K.-N. An Introduction to Atmospheric Radiation
4.Instrument datasheets and scientific mission reports (e.g., Sentinel, MODIS).
5.ESA and NASA Instrument Datasheets
6.Peer-reviewed articles on current satellite missions
7.Online simulations and remote sensing databases (e.g., NASA Worldview, Sentinel Hub)