De foguetes a drones inteligentes, estudantes aliam tecnologia e ciência na extensão universitária

por · 26 de setembro de 2024

Equipes de aerodesign e projetos aeroespaciais dos cursos de Engenharia nos campi da USP têm se destacado em competições nacionais e internacionais além de promover inclusão e acolhimento

Vivenciar e construir de forma prática o que se aprende em sala de aula, aliando tecnologia e conhecimento científico. Esse é um dos objetivos dos projetos de extensão da USP na área de engenharia nos campi de São Paulo, São Carlos e Lorena: são mais de 20 grupos e equipes de diferentes áreas, como aerodesign, automobilismo, robótica e projetos aeroespaciais. “Nós precisamos cumprir as disciplinas obrigatórias antes de nos formarmos, então poder fazer parte dos grupos de extensão nas equipes é uma forma de incentivo. Ver as coisas acontecendo, o projeto dando certo, é muito legal e faz toda diferença no contexto da engenharia”, conta Ricardo Vasconcelos, integrante do Skyrats, um dos grupos de extensão na área de aerodesign.

Sediada na Escola Politécnica (Poli) da USP, a Skyrats é uma das equipes que têm obtido bons resultados em torneios como a Competição Brasileira de Robótica (CBR), com o primeiro lugar em 2021 e 2022, e a International Micro Air Vehicles (Imav), competição internacional para veículos micro aéreos, com o terceiro lugar em 2022 e sexto lugar em 2023.

Também pela Poli, o Projeto Júpiter de foguetes criados em ambiente universitário tem se destacado em competições da área, como a Latin American Space Challenge – segundo lugar, em 2024, na categoria de foguetes com motores sólidos de apogeu 10 mil pés, e primeiro lugar geral nas competições de 2021 a 2022. Outra equipe, a EESC-USP Aerodesign, da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP, é referência mundial no desenvolvimento e construção de aeronaves cargueiras rádio-controladas. Soma 20 títulos nacionais e internacionais em 22 anos de história.

Eliane Monetti e Alexandre Kawano, professores da Poli USP – Foto: Reprodução / Linkedin

“A ideia dos grupos de extensão é ter o aluno como agente na troca de conhecimentos da Universidade com a sociedade, como forma de retroalimentar esses saberes”, destaca Eliane Monetti, professora da Escola Politécnica (Poli) da USP e presidente da Comissão de Cultura e Extensão (CCEx) da unidade. A professora pontua que a Poli tem buscado organizar de maneira mais estruturada os grupos de extensão, devido a sua grande quantidade e também em razão da proposta de curricularização das extensões, que tem sido debatida na Universidade.

“Nesses grupos, o aluno aprende a trabalhar em grupo, a se comunicar, gerenciar o tempo e recursos, além de ampliar suas competências técnicas. O aluno sai com uma formação diferenciada”, afirma Alexandre Kawano, professor, integrante da CCEx da Poli e que já atuou como orientador de uma das equipes. Na visão de Kawano, ao participar das competições, as equipes também garantem uma grande visibilidade para a Universidade, já que os grupos têm obtido bons desempenhos.

As competições acontecem em nível nacional e internacional. Para garantir essa participação, as equipes têm apoio da Universidade principalmente em transporte e espaços de oficinas. Os grupos também buscam parcerias para fornecimento de materiais e patrocinadores para arcar com os custos maiores nos veículos ou nas competições. Entidades como a Amigos da Poli, fundação de ex-alunos dos cursos de Engenharia da Universidade, apoiam alguns desses projetos.

Os grupos de extensão também se tornaram um espaço de acolhimento e pertencimento dentro da Universidade. Alunos que ingressaram a partir da política cotas relatam que estes espaços são importantes para inclusão. “Quando cheguei na Poli, senti que não fazia parte daqui. Foi participando de um grupo de extensão que eu comecei a me sentir mais pertencente ao ambiente da Universidade”, explica Felipe Beserra, cocapitão da Skyrats, equipe de aerodesign.

Confira alguns dos grupos de extensão da USP que desenvolvem aeromodelos, projetos aeroespaciais, drones e satélites de alto nível e que têm se destacado em competições nacionais e internacionais.

EESC-USP Aerodesign

Foto: Divulgação/EESC-USP Aerodesign

Focada em projetar e construir aeronaves radiocontroladas, a equipe EESC-USP AeroDesign, da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP, surgiu em 1998 e, desde então, tem como objetivo participar de competições nacionais e internacionais da área, sendo a SAE Brasil AeroDesign a principal competição. No início, a equipe era pequena e tinha membros vindos das diversas engenharias. Com a criação do curso Engenharia Aeronáutica no campus, o grupo começou a receber mais membros e passou a ter um espaço sede em 2002.

“Participar da Aerodesign tem sido essencial para minha formação, e ajuda inclusive em processos seletivos, já que muitas empresas do ramo pedem essa experiência prévia em equipes e projetos”, comenta Arthur da Silva Dias, capitão do avião Bravo. Esse avião é um dos três desenvolvidos no projeto. O EESC-USP Bravo é formado por calouros e compete na categoria Micro; o segundo é o EESC-USP Alpha, que compete na Regular; e o terceiro é o EESC-USP Charlie, da classe Advanced. Os dois últimos têm participantes com mais tempo de atuação na iniciativa.

A equipe é organizada internamente a partir das demandas de trabalho que surgem pelas competições: o grupo se divide em três subprojetos, sendo que em cada um deles desenvolve-se um dos aviões. Em cada grupo, há membros responsáveis pelo desenvolvimento de uma parte da aeronave, como aerodinâmica e desempenho.

João Vinicius Leite, diretor administrativo, conta que o projeto foi uma das motivações para sair do Paraná e ir cursar Engenharia na EESC. “A equipe foi o que me motivou a vir, porque eu sabia que aqui eu estaria na melhor equipe do País, com uma base de conhecimentos e uma relação entre as pessoas muito boas”.

A primeira conquista da equipe se deu na 1ª Competição Nacional em 1999, em São José dos Campos, com o avião chamado AERObus, que foi o campeão. Nos 22 anos de história, a equipe já soma 20 títulos nacionais e internacionais.

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Keep Flying

Foto: Divulgação/Keep Flying Poli USP

A Keep Flying é uma equipe de aerodesign de estudantes da Escola Politécnica (Poli) da USP focada em projetar e construir aeronaves cargueiras radiocontroladas, que participam das competições organizadas pela SAE (Society of Automotive Engineers). A primeira participação se deu em 2003 e desde então o grupo tem o professor Antônio Luís de Campos Mariani, da área de Mecânica dos Fluidos da Poli, como orientador.

A equipe é dividida em sete áreas técnicas e duas gerenciais, o marketing e administração, e compete em duas classes: a micro, destinada aos novos membros; e a regular, na qual os membros mais antigos desenvolvem o projeto. “Os alunos participam ativamente do início ao fim de um projeto completo de engenharia. O desenvolvimento proporcionado pelo Keep Flying, aliado à oportunidade de se conectar com pessoas que dividem a mesma paixão, é certamente uma experiência muito marcante e um grande diferencial para o currículo”, ressalta Ana Julia Benedito Rocha, capitã da equipe.

Na classe regular da competição internacional SAE AeroDesign EAST, a equipe foi campeã em 2009, e vice-campeã em 2019, 2021 e 2022. Já na competição SAE AeroDesign Brasil, a Keep Flying foi campeã na mesma classe em 2020 e vice-campeã em 2021. O grupo também é pioneiro em tecnologias como o reconhecimento de algoritmos de otimização multidisciplinar, que identificam soluções para melhorar o desempenho na competição brasileira.

O grupo conta com auxílio de patrocínios, parcerias e apoio da própria Poli. O fato de não ter um curso de Engenharia Aeronáutica na faculdade exige conhecimentos específicos dos membros, que precisam estar sempre abertos a aprender coisas novas e repassar para os mais novos. Somado a isso, as competições têm regulamentos que mudam ao longo dos anos e o grupo precisa anualmente estar atento às regras para pensar criativamente nos novos projetos.

“Assumir a capitania tem contribuído muito para minha evolução pessoal em habilidade de comunicação e de gestão, além de trazer gratificação e orgulho pelo reconhecimento da minha contribuição para o grupo”, comenta Ana Julia. Apesar da demanda de trabalho e dos desafios de financiamentos, “o contato direto com as diferentes áreas e a necessidade de compreender o impacto de cada uma no projeto ampliam o conhecimento e o interesse na aviação”.

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Projeto Júpiter

Foto: Divulgação/Projeto Júpiter

“No Júpiter você tem liberdade de focar em um problema real do projeto e se debruçar sobre livros e teorias para resolvê-lo”, comenta Samuel Santos, responsável pelo marketing do Projeto Júpiter, da Escola Politécnica (Poli) da USP. A equipe foi criada em 2015 em meio ao surgimento de diferentes grupos de extensão universitária e equipes de estudantes no País voltados para o campo aeroespacial, como no grupo do Programa de Educação Tutorial que desenvolve Pesquisa, Ensino e Extensão na Engenharia Mecânica da Poli, o PET Mecânica.

O objetivo era desenvolver um foguete, o Júpiter 1, para uma competição de 2015 em Las Cruzes, Novo México. O projeto se expandiu e hoje tem cinco áreas técnicas e três foguetes, um destinado a testes de novas tecnologias e mudanças com apogeu de 1 km, e outros dois com apogeu de 3 km, usados nas competições. Os lançamentos e testes realizados antes das competições vêm sendo realizados desde 2017 no campus de Pirassununga.

“No projeto, você enxerga muitas questões a serem resolvidas, que geralmente não teríamos que lidar. Tem que integrar várias áreas e subsistemas diferentes, que precisam funcionar juntos, em sincronia”, ressalta Caio Castello, gerente da recuperação. Os integrantes têm que pensar não só em solução de problemas, como também em alternativas viáveis e pouco custosas. “As soluções não podem ser extravagantes e você tem a oportunidade de agir como um engenheiro mesmo. É um grande desafio e sempre em equipe”, pontua o estudante.

Santos conta que foi desse modo que surgiu o software RocketPy, que é um simulador de trajetória de foguetes.

O Projeto Júpiter compete na Spaceport America Cup (SACup) e na Latin American Space Challenge (Lasc). A equipe conquistou o segundo lugar em 2023, na premiação Jim Furfaro por Excelência Técnica, na SACup. Em 2024, foi premiado na mesma competição com o 2º lugar na categoria 10k Solid Srad (foguetes com motores sólidos, de apogeu 10 mil pés) com o foguete Pacífico. Além disso, por três vezes consecutivas, o grupo ficou em primeiro lugar absoluto na Lasc: 2020, 2021 e 2022.

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Zenith Aerospace

Foto: Ana Cecília Reghini/Divulgação/Zenith EESC USP

“Participar da equipe tem sido uma das partes divertidas da graduação, em que você está fazendo o que gosta em um lugar no qual você aprende a organizar um projeto e amplia os conhecimentos técnicos”, conta João Victor Breches, diretor financeiro da Zenith Aerospace. A Zenith é um projeto da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP que constrói e pesquisa satélites, sondas aeroespaciais e suas tecnologias.

O grupo conta com cerca de 50 alunos, da USP São Carlos e da Universidade Federal de São Carlos (Ufscar). As atividades iniciaram em 2013. Depois de um ano o projeto já estava consolidado e juntou-se a pesquisadores do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) para começar a desenvolver experimentos em alta altitude. Atualmente, o Zenith é organizado em cinco frentes de atuação: sondas aeroespaciais, CubeSats (satélite em formato cúbico), software, hardware e educacional.

As sondas são feitas de balões de hélio e levam experimentos astrobiológicos até a estratosfera. A ideia é responder questões sobre sobrevivência de seres vivos no espaço pelo experimento. ZenBee foi a última sonda desenvolvida pelo projeto em 2022 e ela já participou de quatro lançamentos. Já os CubeSats são nanossatélites, que tem um custo reduzido de produção e de lançamento, que ainda estão em etapa de preparação. Todos os anos, essas prévias do CubeSat participaram da CubeDesign, competição desenvolvida pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe). Em 2020, o Zenith ficou em 2º lugar com o USPSat.

No setor educacional, o projeto organiza o Kurumim, uma olimpíada em parceria com alunos de escolas de ensino fundamental e médio. Os alunos desenvolvem experimentos científicos, junto com seus professores, e os enviam para o espaço em uma das sondas do Zenith. Em 2019, mais de 600 alunos participaram.

Apesar das competições, o maior foco do projeto é o desenvolvimento de tecnologia e conhecimento científico. “De 2021 a 2023, por exemplo, participamos ajudando com os lançamentos da Olimpíada Brasileira de Satélites, provendo o suporte para a organização e avaliando os alunos que estavam fazendo os lançamentos”, conta Guilherme Schmidt, presidente da Zenith. Para ele, o principal aprendizado com a participação na equipe tem sido a troca com as pessoas e as amizades. “Conversar com todo mundo e levar o grupo, conseguir patrocínio e conversar com os professores tem sido uma experiência ótima”, afirma o aluno.

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Topus Projetos Aeroespaciais

Foto: Divulgação/Zenith EESC USP

O Topus surgiu em 2005 com a junção de grupos de pesquisa aeroespacial da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) e do Instituto de Física de São Carlos (IFSC), ambos da USP. A ideia inicial era desenvolver foguetes de pequeno porte sem a compra de peças prontas e que seriam feitas pelo próprio grupo.

Agora, a equipe conta com seis diferentes projetos ativos e inovadores na área e um em desenvolvimento. Um exemplo disso é o projeto Zeus, que é a primeira iniciativa na América Latina que visa à construção, lançamento e recuperação de um Rockoon — foguete transportado para a atmosfera superior por um balão cheio de gás, depois separado do balão e aceso — completamente funcional.

O grupo também conta com uma área de divulgação científica. O TopusSocial é um projeto da equipe que visita escolas públicas da região e produz materiais para as redes sociais sobre o setor aeroespacial. “A ideia é trabalhar a conexão entre a sociedade e a Universidade. No ano passado, nós fizemos algumas atividades numa escola estadual,  em que os alunos participavam da olimpíada de foguetes de garrafa plástica chamada Mobfog”, conta Luísa Saldanha, uma das presidentes da equipe.

A equipe tem 60 alunos da Engenharia e também de outros cursos, tanto da graduação quanto da pós-graduação. No caso dos pós-graduandos ou de interessados com conhecimento mais aprofundado no campo, os alunos concorrem às vagas mais específicas e técnicas do Topus.

“Na engenharia é necessário ter o conhecimento prático que as extracurriculares como o Topus proporcionam. Aprendemos muito mais dessa forma”, reforça Clayton Sant’ana, também presidente da equipe. Luísa complementa informando que a equipe colabora muito com a sua formação, seja pelos conhecimentos acumulados, seja pela troca e convívio com o restante do grupo.

O Topus participa anualmente da Latin American Space Challenge (Lasc), uma das mais importantes competições no cenário mundial do Aeroespacial, e já esteve na Competição Brasileira de Foguetes (Cobruf). Nos 18 anos de história, conta com 9 troféus e 12 artigos publicados. As conquistas mais recentes foram o 2º lugar na categoria CubeSat e na categoria Solid Rocket Motor na Lasc 2023.

Para conhecer mais sobre o projeto e suas frentes de atuação:

Skyrats

Foto: Divulgação/Skyrats Poli USP

“Durante toda minha vida estudantil até chegar na Poli, eu queria poder fazer parte de uma equipe como a Sky, que me dá vontade de vir para cá todos os dias”, diz Ricardo Vasconcelos, cocapitão da equipe. A ideia do projeto nasceu em 2017, quando um grupo de alunos desenvolveu um projeto de drone para a disciplina de Sistemas Embarcados no curso de Engenharia Elétrica na Escola Politécnica (Poli) da USP. O professor responsável, Marcelo Zuffo, interessou-se pelo projeto e transformou a ideia, junto com os alunos, em um grupo de extensão que passou a ser sediado no prédio do Centro Interdisciplinar de Tecnologias Interativas (Citi).

Inicialmente, os projetos estavam mais voltados para a pesquisa, mas depois a Skyrats decidiu também projetar drones autônomos e controlados para competir. Com demandas maiores na parte técnica e mecânica, o grupo se dividiu em subgrupos, três destinados às áreas técnicas, outros três destinados à área administrativa e uma cocapitania, que lidera a equipe.

A equipe participa de competições como a Competição Brasileira de Robótica (CBR) e a International Micro Air Vehicles (Imav), competição internacional para veículos micro aéreos bem estabelecida no cenário não só de drones, mas também de aeromodelismo. Nessa competição, a equipe tem desenvolvido o UAV, que é um veículo aéreo não tripulado, e esse drone precisa realizar algumas missões determinadas pela organização em ambientes fechados.

A Imav em 2019 aconteceu em Madri, na Espanha; em 2022, na Holanda; em 2023, na Alemanha; e neste ano será em Bristol, na Inglaterra. “Tentamos dividir a equipe entendendo o interesse e demanda de cada membro nas áreas para participar das competições e suas etapas. No final, o que limita mesmo é o orçamento”, conta Vasconcelos.

Para participar dessas competições, o projeto conta com algumas bolsas da Poli, arrecadações próprias e, principalmente, empresas e fundações apoiadoras e patrocinadores, que fornecem materiais ou custeiam grande parte dos custos envolvidos. Neste ano, por exemplo, a equipe recebeu apoio da Fundação Vanzolini e da Fundação para o Desenvolvimento Tecnológico da Engenharia (FDTE) para participar da FIRA Roboworld Cup 2024, além do apoio da própria Poli.

A equipe já soma significativas conquistas. Em 2021 e 2022, ficaram em 1º lugar na CBR. Já na Imav, em 2022, o grupo ficou em 3º lugar na missão Nanocopter e também na missão Greenhouse. Em 2023, também na Imav, ficaram em 6º lugar no Stacking Challenge e em 5º no Hiker Rescue Challenge. Em 2024, foram campeões da HardTech, realizada em Minas Gerais.

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SkyMammoths EEL

Foto: Divulgação/Sky Mammoths EEL USP

A equipe surgiu em 2018 com alunos do curso de Engenharia Física, da Escola de Engenharia de Lorena (EEL) da USP, que queriam construir um drone e buscaram auxílio dos professores da faculdade. Atualmente o grupo tem atividades em três frentes: as competições, o Eco Drone e o Sky Teach.

O Eco Drone está relacionado ao meio ambiente e são drones capazes de traçar a topografia de alguma região para analisar desmatamento ou plantações, por exemplo. Já a Sky Teach é um projeto que conecta a Universidade com o público externo. Os membros da equipe promovem aulas e oficinas em escolas públicas da região sobre a Física e a área de um modo criativo e mais prático, com o objetivo de estimular o interesse dos alunos na área. O grupo está buscando novas parcerias no momento.

Matheus Ramos, atual presidente, ressalta que a equipe colabora com a versatilidade de conhecimentos. “Muitos temas que não veria no curso, graças ao trabalho do grupo e, principalmente por já ter sido da parte técnica, tive a oportunidade de aprender”, diz. Como responsável por um cargo de liderança, o aluno destaca que a SkyMammoths também ajuda na comunicação e a aprender a gerir e trabalhar com pessoas.

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Epos Projetos Aeroespaciais

Foto: Divulgação/Epos USP

O grupo surgiu no final de 2018 por iniciativa de um grupo de alunos do campus de Lorena que se interessava pelo assunto. Atualmente, o projeto se dá em três frentes diferentes, sendo elas a elaboração de um foguete, o desenvolvimento de nanossatélites e uma proposta educacional em escolas da cidade, em parceria com a prefeitura.

A Epos busca pesquisar sobre a área, competir com os protótipos e ter iniciativas de extensão. “Nossa ideia é se tornar um centro de pessoas especializadas em desenvolver tecnologia aeroespacial e participar das competições também como validação, para ter certeza que os nossos projetos estão funcionando, poder consertar os erros e sempre melhorar”, afirma Isabela Bruni, presidente da equipe.

O grupo participa da Lasc, da Obsat e também do Inpe Cube Design. Harley Quinn é projeto da equipe de produção dos foguetes e, nesse ano, a ideia é usar um combustível sólido e projetar um foguete que alcance 10 mil pés. Já o Black Canary é o projeto de nanossatélites, iniciado em 2021 e, atualmente, com o objetivo de construir um nanossatélite que faça o monitoramento da Terra.

Isabela lembra da sua experiência de já ter participado de duas competições: “No meu primeiro ano, em 2021, participei da Lasc on-line e pude apresentar nosso projeto em inglês ao vivo no YouTube junto com equipes de outros países. Quando fomos à Lasc presencial, conversei com uma equipe da Índia, conhecemos outras equipes que fazem o mesmo trabalho. Foi incrível”.

Para conectar a Epos com a comunidade externa, a equipe firmou uma parceria com a prefeitura da cidade. A equipe traz para as salas de aulas o conhecimento técnico sobre astronomia e física de uma forma didática para turmas de 6º a 8º ano, já que alguns desses conhecimentos estão previstos no Currículo Paulista e nem sempre os estudantes têm a possibilidade de ter contato com esse tipo de assunto. “É uma constante troca de conhecimento. Uma troca, inclusive, de experiências não só com os alunos, como também com os membros do projeto”, ressalta Isabela.

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PoliSat

Foto: Divulgação/PoliSat USP

O grupo surgiu a partir de um projeto de um satélite de fácil manipulação (Sat) no PET de Engenharia Mecânica da Poli-USP. A partir daí, o grupo percebeu que poderia participar da Olimpíada Brasileira de Satélites, a Obsat. Em 2021, o grupo foi fundado oficialmente e continuou com suas atividades independentes.

A PoliSat conta em média com 25 pessoas e duas capitanias, que lideram e organizam a equipe na parte técnica e no setor administrativo. “Nós preferimos ter um grupo menor, mais unido e integrado, trabalhando a princípio em um único projeto”, diz Isaac Rabello, capitão de projetos.

A equipe já participou de duas edições da Lasc, no ano de 2022, ainda no formato on-line, e presencialmente em 2023 na categoria CubeSat. Em 2022, a equipe conquistou o segundo lugar na Lasc e também foi campeã da Região Sudeste na Obsat. Já em 2023, a equipe conquistou o primeiro lugar na Lasc.

Atualmente, a PoliSat desenvolve dois projetos de satélites em paralelo. A equipe tem conversado com a equipe do Projeto Júpiter, que pensaria na parte da missão do satélite, e também com a Agência Aeroespacial Brasileira para conseguir executar o lançamento.

“Nós temos a meta de desenvolver uma tecnologia própria. Então mesmo que, às vezes, o produto final tenha um nível técnico um pouco menos complexo, preferimos ter esse selo de ter produzido na USP por brasileiros, ainda mais no setor aeroespacial brasileiro, ainda em crescimento”, afirma Rabello .

João Pedro Alves, capitão administrativo, complementa: “participar da PoliSat é uma grande experiência porque também podemos nos desenvolver tecnicamente em áreas que não temos contato nas aulas, é um desenvolvimento interdisciplinar e muito horizontal”.  Alice Melis, líder do marketing e recém ingressante no projeto, destaca que, como alguém da Escola de Comunicações e Artes (ECA), de fora da engenharia, “a cultura interna da PoliSat e a integração com os participantes é muito importante, você se sente muito bem ali”.

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Texto: Carolina Borin Garcia – Jornal da USP

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