Ariane-5ECA lança dois satélites de comunicações



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A empresa europeia Arianespace levou a cabo o terceiro lançamento de um foguetão Ariane-5ECA em 2016 colocando em órbita com sucesso dois novos satélites de comunicações.

O lançamento da missão VA230 transportando os satélites EchoStat-XVIII e BRISat teve lugar às 21:39:07UTC do dia 18 de Junho e foi levada a cabo pelo foguetão Ariane-5ECA (L584) a partir do Complexo de Lançamento ELA3 do CSG Kourou, Guiana Francesa. O lançamento foi adiado por 24 horas a 17 de Junho devido à ocorrência de ventos fortes em altitude.

Este lançamento marca um novo recorde no que diz respeito à carga total colocada em órbita, 10.731 kg, incluindo uma massa de 9.840 kg para os dois satélites.

Todas as fases do lançamento decorreram sem problemas e a separação do EchoStar-XVIII tem lugar às 22:08UTC, enquanto que a separação do BRISat ocorre às 22:21UTC.

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O satélite EchoStar-XVIII é o quarto satélite colocado em órbita pela Arianespace para o operador DISH Network LLC. O novo satélite, é um veículo DBS (Direct Broadcast Satellite) com um sistema de retransmissão de alta-potência em banda-Ku que irá aumentar a actual frota, assegurando um alto nível de serviço para os seus clientes. É baseado na plataforma SSL-1300 desenvolvida pela Space Systems/Loral e transporta 61 repetidores de banda-Ku. No lançamento a sua massa é de 6.300 kg e as suas dimensões são 8,3 x 3,5 x 2,9 metros. O seu tempo de vida útil é de 15 anos, cobrindo todo o território dos Estados Unidos. Irá operar na posição 110º longitude Oeste onde irá substituir o satélite EchoStar-10.

VA230 4O satélite BRIsat (Bank Rakyat Indonesia Satellite) foi construído pela Space Systems/Loral e é baseado na plataforma SSL-1300. O satélite será utilizado para serviços bancários, transportando 9 repetidores de banda-Ku e 36 repetidores de banda-C. No lançamento a sua massa é de 3.540 kg e as suas dimensões são 5,6 x 3,5 x 3,1 metros. O seu tempo de vida útil é de mais de 15 anos. Irá operar a 150,5º longitude Este na órbita geossíncrona, cobrindo a Indonésia, o Sudeste e o Nordeste da Ásia.

O Ariane-5ECA

O super lançador europeu Ariane-5ECA é um lançador a dois estágios, auxiliados por dois propulsores laterais a combustível sólido. O Ariane-5ECA tem um peso bruto de 777.000 kg, podendo colocar 16.000 kg numa órbita a 405 km de altitude com uma inclinação de 51,6º em relação ao equador terrestre ou então 10.500 kg numa órbita de transferência para a órbita geossíncrona. No lançamento desenvolve 1.566.000 kgf. Tem um comprimento total de 59,0 metros e o seu diâmetro base é de 5,4 metros.

Os propulsores laterais de combustível sólido desenvolvem mais de 90% da força inicial no lançamento. Designados P241 (Ariane-5 EAP “Etage Acceleration a Poudre”) cada propulsor tem um peso bruto de 278.330 kg, pesando 38.200 kg sem combustível e desenvolvendo 660.000 kgf no vácuo. O Ies é de 275 s (Ies-nm de 250 s) e o Tq é de VA217_2014-02-06_15-36-19130s. Os propulsores laterais têm um comprimento de 31,6 metros e um diâmetro de 3,05 metros. Estão equipados com um motor P241 que consome combustível sólido constituído por uma mistura de 68% de perclorato de amónia (oxidante), 18% de alumínio (combustível) e 145 polibutadieno (substância aglutinante).

Cada propulsor é composto por três segmentos. O segmento inferior tem um comprimento de 11,1 metros e está abastecido com 106,7 t de propolente; o segmento central tem um comprimento de 10,17 metros e está abastecido 107,4 t de propolente, finalmente o segmento superior (ou frontal) tem um comprimento de 3,5 metros e está abastecido com 23,4 t de propolente. Sobre o segmento superior está localizada uma ogiva com um sistema de controlo. O processo de ignição é iniciado por meios pirotécnicos (assim que o motor criogénico Vulcain do primeiro estágio estabiliza a sua ignição) e o propolente sólido queima a uma velocidade radial na ordem dos 7,4 mm/s (a queima é realizada de dentro para fora). O controlo de voo é feito através da tubeira móvel do propulsor que é conduzida actuadores controlados hidraulicamente.

O primeiro estágio do foguetão Ariane-5ECA, denominado H173 (EPC “Etage Principal Cryotechnique”), tem um comprimento de 30,5 metros e um diâmetro de 5,46 metros. Tem um peso bruto de 186.000 kg e um peso sem combustível de 12.700 kg. No lançamento desenvolve 113.600 kgf (vácuo), com um Ies de 434 s (Ies-nm de 335 s) e um Tq de 650 s. O seu motor criogénico Vulcain-2 (com um peso de 1.800 kg, diâmetro de 2,1 metros e comprimento de 3,5 metros) é capaz de desenvolver 132.563 kgf no vácuo, com um Ies 440 s e um Tq de 605 s. Tal como o Vulcain, utilizado no primeiro estágio do Ariane-5G, o Vulcain-2 consome LOX e LH2. O Vulcain-2 é desenvolvido pela Snecma.

O H173 é capaz de transportar mais 15.200 kg de propolente devido a modificações feitas no tanque de oxigénio líquido. Na parte superior do H173 encontra-se a secção de equipamento VEB (Vehicle Equipment Bay) do Ariane-5ECA onde são transportados os sistemas eléctricos básicos, sistemas de orientação e telemetria, e o sistema de controlo de atitude. A secção de equipamento é desenvolvida pela Astrium SAS e tem uma altura de 1,13 metros e um peso de 950 kg.

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O veículo L584 e a missão VA230

A missão VA230 foi o 86º lançamento do foguetão Ariane-5 e o 3º em 2016, seguindo uma série de 70 voos bem sucedidos consecutivos. O veículo L584 foi o 30º Ariane-5ECA da fase de produção PB que foi assinado em Março de 2009 para garantir a continuidade dos serviços de lançamento após a finalização da fase de produção PA que foi constituída por 30 veículos. A fase de produção PB é composta por 35 Ariane-5ECA e cobre o período de 2010 a 2016. Consequentemente, o lançador L584 é o 60º lançador a ser entregue à Arianespace, integrado e verificado sob a responsabilidade da Airbus Defence and Space.

VA230 7Na sua configuração de carga única e uma carenagem longa (construída pela RUAG Aerospace AG) com uma altura total de 17 metros e um diâmetro de 5,4 metros, o satélite EchoStar-XVIII ocupa a posição superior, colocado sobre um adaptador PAS 1194C (desenvolvido pela Airbus Defence and Space SA). O satélite BRISat encontra-se na posição inferior alojado no interior do adaptador Sylda. A carenagem estava protegida pelo produto FAP (Fairing Acoustic Protection), que é utilizado desde a missão V175 (veículo L534).

O lançador pode ser dividido em duas partes: o Sistema Composto Superior (SCS) e o Sistema Composto Inferior (SCI). O SCS é composto pela carenagem, pela estrutura de transporte de carga Sylda-5 e pelo conjunto formado pelo estágio superior criogénico ESC-A, pela secção de equipamento (VEB – Vehicle Equipment Bay) e por um Cone 3936. Por sua parte, o SCI incorpora o estágio criogénico principal EPC (H175) com o motor Vulcain-2 e dois propulsores laterais de combustível sólido EAP (P240).

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Preparativos para o lançamento

O estágio EPC começou a ser preparado para a missão no dia 21 de Março de 2016, sendo removido do modo de preservação e colocado na posição vertical no edifício de integração do lançador. A transferência dos dois propulsores laterais de combustível sólido ocorreu nos dias 21 e 22 de Março, tendo a sua integração no lançador ocorrido no dia 24. Os preparativos com o sistema compósito superior começaram a 1 de Abri com a elevação do estágio ESC-A e a integração da secção de equipamento do lançador.

O satélite EchoStar-XVIII chegava a Kourou a 20 de Abril, iniciando-se então os preparativos no edifício S5C. No dia seguinte procedia-se à verificação do estado do satélite após a sua viagem. A 2 de Maio o satélite era transferido para as instalações S5B.

VA230 2O foguetão lançador era aceite pela Arianespace a 3 de Maio e neste dia transferido do BIL para o BAL.

Entre 4 e 8 de Maio decorreram as operações de abastecimento do satélite EchoStar-XVIII. No dia 9 de Maio chegava a Kourou o satélite BRISat. A 10 de Maio o EchoStar-XVIII era verificado nas instalações S5C e integrado no adaptador ACUH no dia 11. A sua transferência para o BAF ocorria no dia 23, sendo integrado no adaptador Sylda a 13 de Maio. A integração da carenagem de protecção tinha lugar a 14 de Maio.

No dia 20 de Maio o satélite BRISat era transferido para o edifício S5B e as suas operações de abastecimento decorrerem entre os dias 23 e 25 de Maio. Neste dia procedia-se a uma última inspecção dos motores Vulcain do foguetão lançador. O BRISat seria integrado no seu adaptador de carga a 26 de Maio e no dia seguinte era transferido para o edifício BAF, sendo integrado no lançador a 30 de Maio. No dia 27 procedia-se também à inspecção final do motor HM-7b do foguetão lançador. A 31 de Maio o BRISat era colocado no interior da carenagem de protecção e todo o conjunto era integrado no lançador.

O ensaio geral para o lançamento teve lugar a 2 de Junho e os sistemas do foguetão foram armados a 3 de Junho, com a revisão de prontidão para o voo a ter lugar no dia 6.  Durante os preparativos para o transporte do foguetão Ariane-5ECA para o complexo de lançamento, ocorreu uma anomalia num conector de fluído entre o estágio superior e a plataforma de lançamento. Como resultado desta anomalia, a Arianespace tomou a decisão de proceder ao adiamento do lançamento desta missão que estava originalmente prevista para o dia 8 de Junho, para assim substituir o conector e levar a cabo as subsequentes verificações.

No dia 16 de Junho o foguetão era transferido para o Complexo de Lançamento ELA3 após um adiamento de 24 horas devido a problemas técnicos. Durante as operações de transferência do foguetão Ariane-5ECA, ocorreu uma anomalia com uma conexão umbilical na parte superior do lançador. Em resultado, a Arianespace decidiu proceder a um adiamento de 24 horas para assim realizar a substituição do equipamento e levar a cabo os testes necessários.

Lançamento

A contagem decrescente final inicia-se a H0-7h 30m e inclui todas as operações de preparação do lançador, satélites e base de lançamento. A execução correcta de todas as operações leva à autorização da ignição do motor Vulcain seguindo-se a ignição dos propulsores laterais de combustível sólido na hora de lançamento seleccionada, o mais cedo possível dentro da janela de lançamento para os satélites. A contagem decrescente termina com uma sequência sincronizada gerida pelos computadores do Ariane-5ECA e que se inicia a H0-7 m. Em alguns casos, uma sequência pré-sincronizada pode ser necessária para optimizar o abastecimento do estágio criogénico principal. Se uma paragem na contagem decrescente coloca o tempo Ho fora da janela de lançamento, o lançamento é adiado para D+1 ou D+2, isto é um ou dois dias depois da data inicial de lançamento, dependendo do problema e da solução adoptada. A janela de lançamento para a missão VA230 decorria entre as 20:30UTC e as 21:40UTC do dia 17 de Junho, tendo uma duração de 1 hora e 10 minutos.

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A H0-7h 30m, no início da contagem decrescente final, procede-se á verificação dos sistemas eléctricos e aos procedimentos de preparação e configuração do EPC e do motor Vulcain para o condicionamento térmico e posterior abastecimento. Os preparativos finais da plataforma de lançamento decorrem a H0-6h com o encerramento de portas, remoção das barreiras de segurança e configuração dos circuitos de fluidos em preparação do abastecimento do lançador. Nesta fase, o programa de voo é inserido nos computadores do Ariane-5ECA e procede-se ao teste das ligações de rádio entre o lançador e o centro de controlo. O alinhamento das unidades de orientação inercial decorre nesta fase dos preparativos para o lançamento. A evacuação do pessoal técnico da plataforma de lançamento ocorre a H0-5h e inicia-se o abastecimento do EPC em quatro fases: primeiro, dá-se a pressurização dos tanques de abastecimento (este procedimento tem uma duração de 30 minutos); segundo, procede-se ao condicionamento térmico das condutas de abastecimento para assim poderem lidar com as baixas temperaturas dos propolentes criogénicos (este procedimento tem uma duração de 30 minutos); terceiro, dá-se o abastecimento dos tanques de propolente com hidrogénio líquido e com oxigénio líquido (o abastecimento tem uma duração de 2h); e finalmente quarto, mantém-se o abastecimento até ao início da sequência sincronizada.

A pressurização dos sistemas de controlo de atitude e de comando ocorre a H0-5h. A H0-4h inicia-se o abastecimento do estágio superior criogénico ESC-A, sendo também feito em quatro fases: pressurização dos tanques de abastecimento (este procedimento tem uma duração de 30 minutos); condicionamento térmico durante 30 minutos das condutas de abastecimento para assim poderem lidar com as baixas temperaturas dos propolentes criogénicos; abastecimento dos tanques de propolente com hidrogénio líquido e com oxigénio líquido (o abastecimento tem uma duração de 1h); e finalmente mantém-se o abastecimento até ao início da sequência sincronizada.

O condicionamento térmico do motor Vulcain ocorre a H0-3h. Os preparativos para o início da sequência sincronizada têm lugar a H0-30m e a sequência sincronizada iniciou-se a H0-7m. As operações da sequência sincronizada são controladas de forma automática e exclusivamente pelo computador operacional de verificação e comando CCO (Operational Checkout-Computer) localizado no Complexo de Lançamento ELA3. Durante esta sequência, todos os elementos que estão envolvidos no lançamento são sincronizados pelo tempo de contagem decrescente distribuídos por todo o centro espacial. Durante a fase inicial, e até H0-6s, o lançador é gradualmente transferido para a sua configuração de voo pelo computador CCO. Se a sequência sincronizada é suspensa, o lançador é transferido de forma automática para a sua configuração a H0-7m. Na segunda fase da sequência (uma fase irreversível) que decorre entre H0-6s até H0-3,2s, a sequência sincronizada já não é dependente da contagem decrescente do centro espacial, operando de acordo com um relógio interno. A fase final é a ignição do lançador. A sequência de ignição é controlada exclusivamente pelo computador de bordo OBC (On-Board Computer). Os sistemas no solo executam um número de acções em paralelo com a sequência de ignição de bordo.

A H0-6m 30s finaliza o abastecimento de hidrogénio líquido e de oxigénio líquido com os volumes de propolente ao nível necessário para a missão. Nesta altura são abertas as válvulas de inundação de segurança da plataforma de lançamento e são armadas as barreiras das condutas de segurança pirotécnicas. A esfera de hélio do estágio ESC-A é isolada a H0-6m. A H0-4m dá-se a pressurização dos tanques do estágio EPC, o isolamento dos tanques e início da purga da interface umbilical entre os sistemas do solo e o estágio EPC. Nesta altura é finalizado o abastecimento de oxigénio líquido ao estágio superior, fazendo-se a transição do oxigénio líquido para a pressão de voo. O final do abastecimento de hidrogénio líquido ao estágio superior dá-se a H0-3m 40s e procede-se ao cálculo do tempo H0, verificando-se que o segundo computador de bordo foi alterado para ‘modo de observação’. A H0-3m 10s o hidrogénio líquido do estágio superior criogénico encontra-se na pressão de voo. O valor do H0 é inserido nos dois computadores de bordo a H0-3m e é comparado com o valor a H0 no solo.

O aquecimento eléctrico das baterias do EPC e da secção de equipamento do lançador dá-se a H0-2m 30s ao mesmo tempo que se procede à desactivação do sistema de aquecimento eléctrico do sistema de ignição do motor Vulcain-2. A H0-2m dá-se a abertura das membranas das válvulas do Vulcain-2 e a válvula do condicionamento térmico do motor é encerrada. A pré-deflexão da tubeira HM7B ocorre a H0-1m 50s e o fornecimento de energia eléctrica ao lançador é transferido para a fonte a bordo do lançador a H0-1m 5s. Nesta fase termina a pressurização dos tanques do estágio ESC-A a partir do solo e inicia-se a verificação da selagem das válvulas do estágio. O início do sistema de controlo automático da sequência de ignição tem lugar a H0-37s, ao mesmo tempo que são activados os gravadores de bordo e são armadas as linhas de segurança pirotécnicas. Segue-se a H0-30s a verificação da purga do circuito umbilical entre o solo e o lançador e são abertas as válvulas do estágio EPC. Os sistemas de controlo de atitude do estágio EPC são activados a H0-22s, dando-se nesta altura a autorização para a transferência para o controlo de bordo. O sistema de correcção do efeito POGO é activado a H0-16,5s e procede-se à ventilação da carenagem e da secção de equipamento do lançador. As válvulas do sistema de supressão de ondas de choque são abertas a H0-12s.

A sequência irreversível inicia-se a H0-6s com a activação e ignição do sistema AMEF para queimar o hidrogénio residual que se possa ter acumulado na plataforma de lançamento. São enviados os comandos para a retracção dos braços de abastecimento criogénico. O fusível de controlo de comunicação de informação é transferido para o lançador.

A sequência de ignição inicia-se a H0-3s com a verificação do estado do computador, transferência dos sistema de orientação inercial para o modo de voo, monitorização das pressões do oxigénio e do hidrogénio líquido, e activação das funções de controlo de navegação, orientação e atitude. A deflexão da tubeira HM7B é verificada a H0-2,5s e a H0-1,4s é encerrada a válvula de purga do motor. A H0-0,2s é verificada a recepção do sinal de ‘retracção dos braços criogénico’ enviado pelo computador de bordo.

Entre H0 e H0+6,65s dá-se a ignição do motor Vulcain-2 e a verificação da sua operação correcta (o tempo a H0+1s corresponde à abertura da válvula da câmara de hidrogénio). O final da verificação da operação motor principal ocorre a H0+6,9s e a ignição dos propulsores laterais de combustível sólido ocorre a H0+7,05s.

O lançamento da missão VA230 teve lugar às 20:30:07UTC com o lançador a abandonar a plataforma de lançamento a T+7,30s. A T+12,70s termina o voo vertical e iniciava-se a manobra de inclinação (terminando a T+22,6s) e a T+17,05s iniciava-se a manobra de rotação do lançador em torno do seu eixo longitudinal (esta manobra terminava a T+32,05s). O lançador atinge a velocidade do som (Mach 1) a T+49,25s. A separação dos dois propulsores laterais de combustível sólido dava-se a T+2m 21s (entrando-se na fase propulsionada EPC) e a separação das duas metades da carenagem de protecção ocorreu a T+3m 25s.

A telemetria do lançador começava a ser recebida pela estação de Natal a T+8m 13s e a T+8m 54s terminava a queima do estágio criogénico principal EPC (com a exaustão do fornecimento de hidrogénio líquido), com a sua separação a ter lugar a T+9m 00s. Entrando-se na fase de propulsão ESC-A, a ignição do estágio criogénico superior ocorria a T+9m 3s. Os dados telemétricos do lançador começam a ser recebidos pela estação da Ilha de Ascensão a T+14m 42s. Os dados telemétricos do lançador começam a ser recebidos pela estação de Libreville a T+18m 40s e pela estação de Malindi a T+23m 10s. O final da queima do estágio superior ESC-A ocorre a T+25m 30s.

A separação do EchoStar-XVIII ocorre a T+29m 20s e a separação do adaptador Sylda ocorre a T+35m 52s. A separação do BRISat ocorre a T+42m 5s.

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 5552

– Lançamento orbital com sucesso: 5200

– Lançamento orbital Arianespace: 247

– Lançamento orbital Arianespace com sucesso: 241

– Lançamento orbital desde CSG Kourou: 259

– Lançamento orbital desde CSG Kourou com sucesso: 247

Ao se referir a ‘lançamentos com sucesso’ significa um lançamento no qual algo atingiu a órbita terrestre, o que por si só pode não implicar o sucesso do lançamento ou da missão em causa (como foi o caso do lançamento do Progress M-27M).

A seguinte tabela mostra os totais de lançamentos executados este ano em relação aos previstos para cada polígono à data deste lançamento.

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2016-039 2

Dos lançamentos bem sucedidos levados a cabo: 30,8% foram realizados pela Rússia; 25,6% pelos Estados Unidos (incluindo ULA (40,0%), SpaceX (60,0%) e Orbital SC); 17,9% pela China; 12,8% pela Arianespace; 7,7% pela Índia, 2,6% pelo Japão e 2,6% pela Coreia do Norte.

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

22 Jun (03:55:00) – PSLV-C34 – Satish Dawan SHAR, SLP – Cartosat-2C; GHGSat-D (CLAIRE); BIROS (FireBird-2); Swayam-1; SathyaBama Sat (SB Sat); Skysat-C1; LAPAN-A3; M3MSat (exactView-7); Flock-2p (x12)

24 Jun (14:30:00) – Atlas-V/551 (AV-063) – Cabo Canaveral AFS, SLC-41 – MUOS-5

25 Jun (11:30:00) – CZ-7 Chang Zheng-7 – Wenchang, LC201 – ???

07 Jul (01:36:00) – 11A511U-FG Soyuz-FG – Baikonur, LC1 PU-5 – Soyuz MS-01

16 Jul (05:32:00) – Falcon-9 (027) – Cabo Canaveral AFS, SLC-41 – Dragon SpX-9 (CRS9)

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