Ariane-5ECA lançado desde Kourou com dois satélites de comunicações



O foguetão Europeu Ariane-5ECA levou a cabo mais uma missão comercial bem sucedida ao colocar em órbita dois satélites de comunicações a partir do CSG Kourou, Guiana Francesa.

O lançamento da missão VA239 estava inicialmente previsto para as 2151:07UTC do dia 5 de Setembro, mas foi adiado devido a um problema técnico após a ignição do motor Vulcain do primeiro estágio. O problema este relacionado com o sistema eléctrico de um dos propulsores laterais de combustível sólido. 

O lançamento foi levado a cabo pelo foguetão Ariane-5ECA (L5100) a partir do Complexo de Lançamento ELA3 às 2156:07UTC do dia 29 de Setembro de 2017.

A bordo encontravam-se os satélites Intelsat-37e e BSat-4a, constituindo uma carga total de cerca de 10.838 kg. Os satélites foram colocados numa órbita de transferência geossíncrona com um perigeu a 250 km de altitude, apogeu de 35.706 km de altitude e inclinação orbital de 6º.

O satélite Intelsat-37e foi construído pela Boeing Satellite Systems e é baseado na plataforma BSS-702MP e é o quinto satélite da série Intelsat EpicNG, sendo o quarto satélite desta série orbitado pela Arianespace. Tem uma massa de 6.438 kg e a bordo transporta uma carga de comunicações com repetidores de banda-C, Ku e Ka de alta performance que irão cobrir as Américas, África e Europa. As suas dimensões são 7.9 m x 3.7 m x 3.2 m. O satélite será posicionado na órbita geossíncrona a 342º longitude Este. Este satélite incorpora melhorias na tecnologia de partilha de energia, o que permite a distribuição de energia entre os diferentes serviços de comunicações do satélite, assim optimizando os serviços para cumprir a demanda das diferentes aplicações.

O satélite BSat-4a foi construído pela Space Systems/Loral (SS/L) e é baseado na plataforma SSL-1300. Com uma massa de 3.520 kg, o BSat-4a transporta uma carga de 24 repetidores de banda-Ku que serão utilizados para fornecer serviços Direct-to-Home (DTH) para o Japão. As suas dimensões são 5.1 m x 2.7 m x 3.1 m e o seu tempo de vida útil será de 15 anos. O satélite será colocado na órbita geossíncrona a 110º longitude Este e irá servir o Japão.

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.

O veículo L5100 e a missão VA239

Na sua configuração de carga dupla e uma carenagem longa (construída pela RUAG Space) com uma altura total de 17 metros, diâmetro de 5,4 metros e uma massa de 2.400 kg, o satélite Intelsat-37e ocupa a posição superior, colocado sobre um adaptador desenvolvido pela RUAG Space. Por seu lado, o satélite BSat-4a ocupa a posição inferior 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).

Campanha e lançamento da missão VA239

O início da campanha para a missão VA239 teve lugar a 18 de Julho de 2017 com a realização de uma reunião entre todos os elementos intervenientes nos preparativos para o lançamento. Neste mesmo dia procedeu-se à remoção do estágio EPC do contentor de transporte e posterior erecção sobre a plataforma móvel de lançamento. Neste mesmo dia o propulsor lateral de combustível sólido EAP-2 foi transferido para o edifício de integração. A transferência do EAP-1 ocorria a 19 de Julho e a integração dos dois propulsores no estágio EAO ocorria neste mesmo dia. A 25 de Julho procedia-se ao posicionamento do estágio ESC-A com o VEB. No dia 2 de Agosto chegava ao CSG Kourou o satélite Intelsat-37e, sendo transportado para as instalações de processamento S5C. O satélite seria inspeccionado a 4 de Agosto. O satélite BSat-4a chegada ao local de lançamento a 4 de Agosto, sendo inspeccionado a 12 de Agosto.

No dia 14 de Agosto, o lançador era transferido do edifício de integração BIL (edifício de integração do lançador) para o edifício de montagem final BAF (edifício de montagem final).

As operações de abastecimento do satélite BSat-4a decorriam entre 16 e 18 de Agosto, enquanto que as operações de abastecimento do satélite Intelsat-37e decorriam entre 16 e 19 de Agosto.

A 21 de Agosto o Intelsat-37e era integrado no seu adaptador de carga nas instalações S5B e no dia seguinte era transferido para o edifício de montagem final BAF. A 23 de Agosto era integrado no adaptador Sylda e neste mesmo dia o BSat-4a era integrado no seu adaptador de carga.

O BSat-4a era transferido para o edifício BAF a 24 de Agosto e neste dia o satélite Intelsat-37e era colocado no interior da carenagem de protecção. No dia seguinte o Bsat-4a era integrado no veículo lançador e procedia-se à inspecção final do motor HM-7B do Ariane-5ECA (L5100). A 26 de Agosto procedia-se à finalização da integração dos satélites e sua verificação.

O ensaio geral para o lançamento teve lugar a 30 de Agosto e o veículo foi armado para a missão no dia seguinte. A denominada Launch Readiness Review (LRV), onde se analisaram todos os preparativos para a missão bem como a prontidão de todos os sistemas para o lançamento, foi levada a cabo a 1 de Setembro. No dia 4 de Setembro o lançador era transportado para a plataforma de lançamento ELA3.

A contagem decrescente final inicia-se a H0-11h 43m 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 T-10h 53m tem lugar a verificação dos sistemas eléctricos do lançador.

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 VA239 decorria entre as 2051UTC e as 2224UTC do dia 5 de Setembro.

Ariane-5ECA (VA220) 000006

A H0-7h 30m 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 VA239 teve lugar às 2151:07UTC 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). A separação dos dois propulsores laterais de combustível sólido dava-se a T+2m 22s (entrando-se na fase propulsionada EPC) e a separação das duas metades da carenagem de protecção ocorreu a T+3m 23s.

A telemetria do lançador começava a ser recebida pela estação de Natal a T+8m 17s e a T+8m 56s 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 2s. Entrando-se na fase de propulsão ESC-A, a ignição do estágio criogénico superior ocorria a T+9m 6s.

Os dados telemétricos do lançador começam a ser recebidos pela estação da Ilha de Ascensão a T+13m 50s. Os dados telemétricos do lançador começam a ser recebidos pela estação de Libreville a T+18m 26s e pela estação de Malindi a T+23m 9s. O final da queima do estágio superior ESC-A ocorre a T+25m 31s.

A separação do Intelsat-37e ocorre a T+29m 50s e a separação do adaptador Sylda ocorre a T+31m 56s. A separação do BSat-4a ocorre a T+47m 15s.

Dados Estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 5670

– Lançamento orbital Arianespace: 262

– Lançamento orbital desde CSG Kourou: 274

Dos lançamentos bem sucedidos levados a cabo em 2017: 12,1% foram realizados pelos Estados Unidos (incluindo ULA – 83,3% (6) e Orbital ATK – 16,7% (1)); 13,8% (8) pela China; 22,4% (13) pela Rússia; 15,5% (9) pela Arianespace; 6,9% (4) pela Índia; 9,9% (4) pelo Japão e 22,4% (13) pela SpaceX.

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

07 Out (2253:00) – Falcon-9 – CE Kennedy, LC39A – SES-11 (EchoStar 105)

09 Out (1205:00) – CZ-2D Chang Zheng-2D – Jiuquan, LC43/603 – VRSS-2 ‘Antonio José de Sucre’

09 Out (1237:00) – Falcon-9 – Vandenberg AFB, SLC-4E – Iridium Next (x10)

09 Out (2200:00) – H-2A/202 (F36) – Tanegashima, Yoshinubo LP1 – QZS-4 Michibiki-4

12 Out (0935:00) – Soyuz-2-1A – Baikonur, LC31 PU-6 – Progress MS-07; Iskra-5

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