Arianespace lança MetOp-C

A empresa espacial Europeia, Arianespace, levou a cabo com sucesso o lançamento do satélite meteorológico MetOp-C. O lançamento teve lugar às 0047:27,627UTC do dia 7 de Novembro de 2018 utilizando o foguetão 372RN21B Soyuz-STB/Fregat-M (U15000-014/133-14) a partir do Complexo de Lançamento ELS (Ensanble de Lancement Soyuz) do CSG (Centre Spatial Guyanais) Kourou (Sinnamary). Esta foi a missão VS19.

O programa Meteorological Operational satellite (MetOp) é uma iniciativa europeia para fornecer serviços de dados meteorológicos para monitorizar o clima e melhorar as previsões sobre o estado do tempo. O programa foi estabelecido em conjunto pela ESA e pela European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites (Eumetsat), formando o segmento espacial do sistema Eumetsat’s Polar System (EPS).


O programa meteorológico MetOp

O programa MetOp representa também a contribuição europeia para uma associação internacional com a National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) dos Estados Unidos que durante os últimos 40 anos tem fornecido dados meteorológicos a partir da órbita polar, e de forma gratuita, para os utilizadores mundiais.

Lançado em Outubro de 2006, o MetOp-A, o primeiro de uma série de três satélites, substituiu um dos dois serviços de satélite operados pelo NOAA e tornou-se no primeiro satélite polar europeu dedicado à meteorologia operacional. Uma vez em órbita operacional, as responsabilidades pelos serviços meteorológicos têm sido partilhadas entre os Estados Unidos e a Europa.

Os satélites MetOp são desenhados em conjunto com o sistema de satélites NOAA, voando em órbitas complementares. A órbita polar do MetOp é sincronizada com o Sol, de forma que o traçado na sua órbita na superfície terrestre é sempre o mesmo na respectiva hora local, neste caso a meio da manhã. A NOAA continua a operar o seu serviço de satélite a meio da tarde como parte do sistema Polar Orbit Enviromental Satellites (POES).

Dos instrumentos transportados pelos MetOp, cinco são instrumentos europeus de nova geração, enquanto que os restantes possuem uma herança bem provada e foram fornecidos pelo NOAA e pela agência espacial francesa CNES.

Os satélites em órbita polar orbitam a baixa altitude – tipicamente a 800 km em comparação com os 36.000 km para os satélites geossíncronos – e podem observar a Terra com mais detalhe. Este sistema de observação global fornece dados meteorológicos valiosos a partir da órbita polar para os utilizadores 135 minutos após terem sido obtidos, com os utilizadores regionais a serem capazes de receberem os dados em tempo real.

Com um conjunto de instrumentos sofisticados, os satélites MetOp podem fornecer dados de detalhe e resolução sem precedentes num variado conjunto de diferentes variáveis tais como temperatura e humidade, velocidade dos ventos na superfície oceânica e concentrações dos gases que danificam a camada de ozono – proporcionando assim um grande avanço nas previsões meteorológicas a nível mundial e nas capacidades de monitorização do clima.

Adicionalmente, estes novos satélites fornecem imagens das superfícies terrestres e oceânicas bem como transportam equipamentos de busca e socorro para auxiliar as embarcações e aeronaves em apuros. Um sistema de retransmissão de dados encontra-se também a bordo, fazendo a ligação a bóias e outros dispositivos de recolha de dados.

Lançando um novo satélite a cada cinco ou seis anos, garante a continuidade da entrega de dados de alta qualidade para as previsões meteorológicas de médio ou longo alcance e a monitorização climática até pelos menos o ano 2020.

Porque necessitamos do MetOp?

O clima «governa» muitos aspectos da forma como vivemos. Tendo uma influência na saúde pública e no nosso bem-estar geral, as condições meteorológicas têm um impacto directo em numerosos sectores da economia tais como agricultura, comércio, industria, transportes e turismo. Por exemplo, imaginemos como os nevões podem bloquear os sistemas de transporte, a forma como uma onde de calor aumenta a demanda de água ou como um evento extremo tal como um furacão pode trazer a devastação geral.

Os benefícios económicos e sociais das previsões meteorológicas precisas são enormes; permitem-nos ter tempo para preparar e tomar decisões, quer seja realizar uma colheita antes das chuvas, arranjar as estradas para prevenir acidentes, desviar o tráfego aéreo para evitar condições adversas ou simplesmente planear as actividades do dia-a-dia. No extremo, ao conhecer que estão a caminho más condições atmosféricas pode ser o suficiente para salvar vidas humanas e propriedade.

De facto, o clima extremo coloca um dos grandes desafios da actualidade pois os danos causados pelos desastres naturais relacionados com o mau tempo estão a tornar-se significativos. Como o aparente aumento na incidência de eventos meteorológicos severos parece estar ligado às alterações climáticas, é crucial que continuemos a compreender o sistema terrestre e os seus processos, permitindo-nos fazer uma melhor previsão dos efeitos que um clima alterado nos possa trazer.

Os satélites têm contribuído enormemente para as enormes melhorias na precisão das previsões meteorológicas ao longo dos últimos 40 anos. Estas observações têm sido feitas por uma série de satélites geoestacionários, incluindo a contribuição europeia proporcionada pela Meteosat e agora pela MSG, e por satélites em órbita polar,

Os satélites de órbita polar orbitam a uma altitude mais baixa. Os Estados Unidos têm proporcionado serviços de satélites em órbita polar durante mais de 40 anos. Para contribuir para esta área, a Europa entrou numa cooperação com os Estados Unidos. A contribuição europeia através do Eumetsat Polar System (EPS) está a fornecer mais observações precisas para melhorar as previsões meteorológicas e do clima. O campo da meteorologia por satélite entrou numa nova era em 2006 com o lançamento do MetOp-A, que foi o primeiro de uma série de três satélites em órbita polar que formam o segmento espacial do EPS.

Factos sobre o MetOp

A tabela seguinte mostra algumas características gerais dos satélites MetOp.

A série MetOp, desenvolvida por um consórcio de companhias europeias dirigidas pela EADS Astrium – França, é construída tendo por base a herança ganha a partir de uma série de satélites europeus, incluindo os satélites franceses SPOT e os satélites ERS e Envisat da ESA.

O satélite consiste em dois módulos: o Módulo de Carga e o Módulo de Serviço, além de um grande painel solar. O Módulo de Carga acomoda todos os instrumentos e todo o equipamento de suporte associado. Inclui versões avançadas do grandemente utilizado dispersómetro e instrumentos de monitorização do ozono que voaram no satélite ERS-2. O Módulo de Serviço, que serve de interface com o lançador, fornece as principais funções de suporte do satélite, tais como comando e controlo, comunicações com o solo, energia e controlo orbital, e propulsão.

Os satélites MetOp transportam uma série de instrumentos fornecidos pela NOAA e pelo CNES, e uma nova geração de instrumentos europeus que fornecem capacidades de detecção precisas tanto para os meteorologistas como para os climatologistas. Estes novos instrumentos fornecem perfis verticais de alta precisão das temperaturas atmosféricas e da humidade bem como medições da velocidade dos ventos e sua direcção sobre os oceanos. Os gases atmosféricos, e de forma notável o ozono, são também medidos.

Juntamente com os instrumentos, o satélite tem uma massa de cerca de 4.100 kg e mede 17,6 m x 6,6 m x 5,2 m em órbita, fazendo destes satélites os segundos maiores veículos europeus de observação da Terra depois do Envisat.

O módulo de carga

O módulo de carga fornece a principal estrutura de suporte tanto para os instrumentos como para os sistemas de suporte de carga. Os sensores dos instrumentos e as antenas estão montados em painéis externos, enquanto que a maior parte das unidades electrónicas estão acomodadas no interior do módulo de carga.

A acomodação do grande conjunto de instrumentos é um fio condutor significativo para a configuração geral do módulo de carga. Este módulo também alberga todos os sistemas aviónicos necessários para a regulação e distribuição da energia, comando e controlo, e tratamento dos dados científicos.

O módulo de carga é a principal estrutura de suporte para o complemento de instrumentos e das várias características móveis. O desenho interno do módulo permite um funcionamento optimizado dos instrumentos.

O módulo de carga integrado fornece:

  • Suporte estrutural – o módulo de carga tem uma estrutura em forma de «caixa» com um cilindro central como a principal direcção estrutural para o módulo de serviço. Alberga os instrumentos e os sistemas de suporte a esses instrumentos. Os sensores dos instrumentos e as antenas estão montados em painéis externos, enquanto que a maior parte das unidades electrónicas estão acomodadas no interior do módulo de carga.
  • Controlo térmico – o controlo térmico mantém todos os sistemas electrónicos e instrumentos numa temperatura operacional pré-definida.
  • Aquisição de dados de medição, tratamento e armazenamento – aquisição de dados científicos, formatação, encriptação e armazenamento. Uma unidade especial é implementada para adaptar as interfaces da NOAA aos standards europeus para os instrumentos americanos.
  • Energia eléctrica – cada unidade ou instrumento é alimentada através de um cabo protegido fornecido por unidades específicas do módulo de carga.
  • Controlo e comando para os elementos do módulo de carga – um sistema de controlo dedicado, baseado no European On-Board Data Handling Standard (OBDH), é utilizado para esta função no módulo de carga. O Computador do Módulo de Carga recebe comandos do Módulo de Serviço e faz de interface com as unidades European instruments Instrument Control Units (ICUs) e com a unidade Microwave Humidity Sounder Protocol Conversion Unit (MPU), bem como com uma unidade específica do Módulo de Carga para os instrumentos americanos.
  • Transmissão dos dados de medição para o solo – envolve a transmissão para o solo dos dados Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS) em pacotes através das ligações High Resolution Picture Transmission (HRPT), Low Resolution Picture Transmission (LRPT) e banda X.

Esquema interno do Módulo de Carga. Imagem: ESA.

Algumas considerações sobre o desenho do módulo de carga

A configuração externa do módulo de carga depende dos campos de visão e das performances dos instrumentos, sensores, radiadores e antenas, bem como do volume disponível por debaixo das carenagens de protecção dos foguetões lançadores.

A configuração interna dependeu dos seguintes princípios:

  • Provisão de uma área de radiação suficiente para a dissipação do calor das unidades internas (controlo térmico passivo);
  • Agrupagem modular dos subsistemas do módulo de serviço ou das unidades funcionais e unidades de instrumentos para permitir a pré-integração e teste em painéis singulares;
  • Propagação mínima das falhas a outros instrumentos / subsistemas no caso de não ocorrer a abertura da antena (isto é, só as unidades do Advanced Scatterometer (ASCAT) acomodadas nos painéis ‘tapados’ pelas antenas do ASCAT);
  • Comprimento óptimo para cabos sensíveis a perdas tais como as conexões das antenas de recepção;
  • Condução óptima em conjugação com uma flexibilidade da montagem modular.

Elementos móveis

O módulo de carga acomoda vários elementos móveis:

  • O painel solar, que está fixo no lado zénite do módulo de carga somente durante o lançamento. A sua abertura é controlada somente pelo módulo de serviço.
  • A antena do Atmospheric Sounder (GRAS) GAVA baseada no GPS é aberta por um mecanismo de mola que é libertado sob controlo do módulo de serviço.
  • As montagens anterior e posterior da antena ASCAT, que são libertadas por dispositivos pirotécnicos do módulo de serviço e colocadas em posição com um motor controlado a partir do módulo de carga.
  • As Low Resolution Picture Transmission (LRPT) e a Combined Receive Antenna (uplink) (CRA), semelhantes às antenas ASCAT, são ambas libertadas pelo módulo de serviço e subsequentemente colocadas em posição por um motor sob controlo do módulo de carga.

Sumário do Módulo de Carga e seus instrumentos. Imagem: ESA.

O módulo de serviço

O módulo de serviço serve de interface com o foguetão lançador. Fornece as seguintes funções de serviço:

  • Controlo de atitude e órbita, incluindo propulsão;
  • Geração de energia eléctrica;
  • Distribuição de comandos;
  • Geração de telemetria, processamento de telecomandos e várias funções de aplicação.

O módulo de serviço e seus diversos componentes. Imagens: ESA.

Instrumentação a bordo do MetOp

Os satélites MetOp transportam um conjunto de sete instrumentos fornecidos pela NOAA e pelo CNES, juntamente com uma nova geração de cinco instrumentos europeus que proporcionam melhores capacidades de sensoreamento para os meteorologistas e climatologistas. Vários instrumentos medem aspectos similares da atmosfera, nomeadamente a temperatura e humidade, mas usam uma variedade de técnicas de medição para adquirir os seus dados. Esta aproximação é crucial para previsões numéricas do estado do tempo, as quais não só requerem observações de alta qualidade mas também necessitam grandes quantidades de dados a partir de diferentes fontes para serem utilizados nos modelos.

Com o seu sofisticado conjunto de instrumentos e diversas técnicas de medição, os satélites MetOp podem fornecer conjuntos de dados importantíssimos que são utilizados para fazer avançar o campo da meteorologia, que leva à melhoria das precisões das previsões meteorológicas e à melhoria da nossa compreensão das alterações climáticas.

Os instrumentos europeus transportados a bordo são Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI), Microwave Humidity Sounder (MHS), Global Navigation Satellite System Receiver for Atmospheric Sounding (GRAS), Advanced Scatterometer (ASCAT) e Global Ozone Monitoring Experiment-2 (GOME-2). Por seu lado, os instrumentos fornecidos pela NOAA e pelo CNES são o Advanced Microwave Sounding Units (AMSU-A1 e AMSU-A2), High-resolution Infrared Radiation Sounder (HIRS/4) e Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR/3) – sendo estes instrumentos meteorológicos – Advanced Data Collection System (A-DCS) – sendo este um instrumentos de recolha de dados – Space Environment Monitor (SEM-2) – sendo este um instrumento de monitorização do tempo espacial – Search And Rescue Processor (SARP-3) e Search And Rescue Repeater (SARR) – sendo estes instrumentos de busca e salvamento.

O Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI) é um dos mais avançados instrumentos a bordo servindo para a medição da radiação infravermelha emitida a partir da superfície terrestre, para criar dados de precisão e resolução sem precedentes relativos aos perfis de humidade e temperatura atmosféricas na troposfera e na baixa estratosfera, bem como para obter dados sobre os componentes químicos que desempenham um papel chave na monitorização do clima, alterações globais e química atmosférica.

O Microwave Humidity Sounder (MHS) obtém medições a várias altitudes relacionadas com a humidade atmosférica, incluindo chuva, neve, granizo, e mistura de chuva e neve, além da temperatura ao medir a radiação de microondas emitida a partir da superfície terrestre.

O Global Navigation Satellite System Receiver for Atmospheric Sounding (GRAS) é um receptor Global Positioning Satellite (GPS) que opera como um instrumento de sensoreamento atmosférico, fornecendo um mínimo de 5.000 perfis atmosféricos por dia através de um processo de ocultação de rádio GPS. O GRAS irá fornecer medidas atmosféricas da temperatura e da humidade da atmosfera terrestre.

O Advanced Scatterometer (ASCAT) é um instrumento melhorado baseado em instrumentos semelhantes que voaram a bordo dos satélites ERS-1 e ERS-2 da ESA, tendo por objectivo a medição a velocidade do vento e sua direcção sobre os oceanos. As suas seis antenas permitem uma cobertura simultânea de duas faixas em cada lado da projecção da trajectória do satélite, fornecendo o dobro da informação em relação aos instrumentos anteriores. O ASCAT também contribui para actividades em áreas tão diversas como a monitorização dos gelos na superfície, humidade do solo, propriedades da neve e descongelamento dos solos.

O Global Ozone Monitoring Experiment-2 (GOME-2) é um espectrómetro que capta luz solar reflectida na atmosfera terrestre ou então realiza uma observação directa do Sol, posteriormente decompondo-a nos seus componentes espectrais. Os espectros registados são utilizados para derivar uma figura detalhada do conteúdo atmosférico e perfis de ozono, dióxido de nitrogénio, vapor de água, oxigénio, óxido de bromo e outros gases.

Os instrumentos Advanced Microwave Sounding Units (AMSU-A1 e AMSU-A2) medem a radiância no espectro microondas. Os dados destes instrumentos são utilizados em conjunção com o instrumento HIRS para calcular a temperatura atmosférica global e perfis de humidade da superfície terrestre à estratosfera superior. Os dados são também utilizados para proporcionar medições de precipitação e à superfície incluindo o coberto de neve, concentração do gelo no mar e humidade no solo.

O instrumento High-resolution Infrared Radiation Sounder (HIRS/4) é um dispositivo de medição radiométrica de 20 canais para medir a radiância no espectro infravermelho. Os dados do HIRS/4 são utilizados em conjunto com os dados provenientes dos instrumentos AMSU para calcular o perfil vertical de temperatura e pressão atmosférica desde a superfície até cerca de 40 km de altitude. Os dados do HIRS/4 são também utilizados para determinar as temperaturas da superfície dos oceanos, níveis totais do ozono atmosférico, água precipitável, altura das nuvens, e coberto e radiância da superfície.

O Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR/3) fornece imagens diurnas e nocturnas do solo, águas e nuvens, e medições da temperatura da superfície do mar, gelo, neve e coberto de vegetação ao observar a superfície em seis bandas espectrais entre os 0,58 mm e os 12,5 mm.

O instrumento Advanced Data Collection System (A-DCS), fornecido pelo CNES, proporciona uma colecta de dados in-situ a nível global e serviços de localização Doppler com o objectivo básico de estudar e proteger o ambiente terrestre. O A-DCS, também designado Argos, é uma versão avançada do sistema presentemente operado em conjunto pela NOAA e pelo CNES.

O instrumento de monitorização do tempo espacial Space Environment Monitor (SEM-2) foi fornecido pela NOAA e trata-se de um espectrómetro que fornece medições para determinar a intensidade das cinturas de radiação da Terra e o fluxo de partículas carregadas à altitude na qual o satélite orbita. O SEM-2 também fornece dados para melhorar o conhecimento dos fenómenos terrestres desencadeados pelo Sol e avisos sobre ocorrências do vento solar que podem impedir as comunicações a longa distância, as operações a elevada altitude, provocar danos aos sistemas de controlo dos satélites e aos seus painéis solares, ou causar alterações no atrito e no torque magnético nos satélites.

O Search And Rescue Processor (SARP-3), fornecido pelo CNES, recebe e processa sinais de emergência enviados a partir de aviões e navios em apuros e determina o nome, frequência e hora do sinal. Estes dados pré-processados são então enviados para o instrumento SARR para transmissão imediata para os terminais Search and Rescue Satellite (SARSAT) no solo.

O sistema Search And Rescue Repeater (SARR), fornecido pelo Departamento de Defesa Canadiano, recebe e transmite para o solo os sinais de emergência recebidos de aviões e navios em apuros e fornece uma capacidade de transmissão para os dados recebidos do instrumento SARP-3. O SARR recebe sinais de balizas em três frequências separadas, traduz esses sinais e retransmite-os para terminais LUT (Local User Terminals) no solo. Estes terminais processam os sinais, determinam a localização das balizas e enviam a informação para um centro de missão de salvamento e socorro.

As operações do MetOp

Os satélites MetOp são monitorizados e controlados a partir da estação do EUMETSAT Polar System (EPS) Command and Data Acquisition (CDA) localizada na Ilha de Spitsbergen em Svalbard, Noruega. Esta posição numa latitude tão a Norte (78º) beneficia da proximidade das projecções das trajectórias orbitais nos pólos e garante a visibilidade e comando por parte do CDA para as órbitas dos satélites, isto é não existem «órbitas cegas». Os perfis de visibilidade permitem períodos de contacto variando entre 4 e 12 minutos com um período típico melhor do que 10 minutos.

Uma ligação em banda S de comando e controlo é utilizada para a ligação de telecomando do MetOp e para o envio para o solo da telemetria de manutenção. Os comandos podem ser directamente enviados e executados durante períodos de visibilidade ou então enviados e guardados a bordo para posterior execução (os denominados comandos temporizados) durante os períodos de bão visibilidade (tipicamente com uma duração de 90 minutos).

O centro de controlo de missão (MCC) do EPS localizado em Darmstadt, Alemanha, opera o sistema de planeamento da missão (MPS) que é baseado na operação de instrumentos por pedido dos utilizadores. O MCC utiliza o MPS para determinar os comandos do satélite e da carga que serão enviados pelo CDA executados a bordo dos satélites durante o período orbital.

Os satélites têm capacidades de programação a bordo para 36 horas e os comandos temporizados são rotinamente armazenados em listas de espera a bordo para cobrirem o controlo de todas as operações do satélite em voo durante este período. Consequentemente, o satélite é totalmente capaz de operações autónomas durante 36 horas como uma medida de contingência em caso de não haver qualquer intervenção a partir do solo.

Tratamento de dados da carga e transmissão

Os dados científicos obtidos a partir do conjunto de instrumentos são enviados para os aviónicos de processamento na forma de pacotes de dados, segundo os sistemas standard Committee for Space Data Systems (CCSDS). Os fluxos de dados dos instrumentos cobrem um leque variado de 1,5 Mbps para o instrumento IASI, até 160 bps para o instrumento SEM. Estes são combinados a bordo com pacotes adicionais para facilitar a exploração dos dados:

  • Dados de posição e tempo recebidos do receptor GNSS para a funcionalidade GPS do instrumento GRAS
  • Uma cópia da telemetria de manutenção do satélite
  • Uma mensagem administrativa em texto que é enviada pelo solo e armazenada a bordo, proporcionando uma instalação para a retransmissão de informação para utilizadores remotos

Todas estas correntes de dados são combinadas e enviadas em três canais que são alimentadas a um gravador de estado sólido (SSR) e aos sistemas de transmissão directa High Rate Picture Transmission (HRPT) e Low Rate Picture Transmission (LRPT). O SSR tem uma capacidade de armazenamento de um mínimo de 24 GB, o que corresponde a um pouco mais de uma órbita de dados.

Transmissão de dados científicos

A transmissão dos dados científicos para o solo é assegurada por três ligações:

  • Uma ligação em banda X para a estação CDA em Svalbard para descarga dos dados globais do SSR e para retransmissão através de ligações de transmissão terrestre para a estação central do EPS em Darmstadt.
  • As ligações HRPT e LRPT que fornecem transmissões de dados contínuos para o solo em VHF e banda L para utilizadores locais.

A encriptação a bordo dos dados do HRPT e do LRPT impede o acesso por parte de utilizadores não autorizados. As chaves de encriptação são geradas pelo EPS Key Management Centre e distribuídas através de ligações terrestres seguras para os utilizadores locais registados.

O serviço do HRPT opera com uma ligação de microondas em banda L e transmite o conteúdo total de dados tal como está gravado a bordo dos satélites a 3,5 Mbps. O serviço é muito similar ao serviço existente por parte dos satélites NOAA e Polar Operational Environmental Satellites (POES), permitindo às organizações meteorológicas regionais a recepção de todos os dados relevantes na sua área e em tempo real. Por seu lado, o serviço LRPT em VHF fornece um subconjunto dos dados HRPT. É comparável ao serviço análogo de transmissão Automated Picture Transmission (APT) nos satélites POES. O APT tem, como objectivo principal, um acesso barato a imagens de baixa resolução do instrumento AVHRR por parte dos utilizadores locais, sendo muito popular na América. Os satélites MetOp aumentam o serviço com um inovativo esquema de compressão a bordo que permite a transmissão por parte do LRPT dos dados do AVHRR operando na sua máxima capacidade de resolução espacial e radiométrica em vez de fornecer imagens de baixa resolução.

Entrega local de dados

Juntamente com os dados em tempo quase real que são enviados para as instalações meteorológicas em todo o mundo, os satélites MetOp também fornecem um serviço para os utilizadores locais. Quando os satélites passam sobre um determinado utilizador, com as ferramentas correctas é possível receber dados sobre as condições terrestres e atmosféricas locais. O equipamento necessário para receber os dados é muito pequeno, o que o torna um serviço muito útil para pequenas estações em área remotas em todo o mundo ou mesmo no mar. Este serviço é também muito útil para as universidades ou outras instituições académicas.

Lançamento

As operações para o lançamento tiveram início com a reunião da Comissão Técnica a T-5h que deu luz verde para o início do abastecimento do lançador. Este iniciava-se a T-4h 30m, terminando a T-1h 35m. A estrutura móvel de acesso ao lançador é removida a T-1h 10m.

A chave de lançamento é colocada ma posição de autorização a T-5m 10s e a T-5m o estágio Fregat-M começa a utilizar a sua bateria interna para o fornecimento de energia. A T-2m 25s é enviado o comando para a separação dos sistemas umbilicais do estágio superior. A transferência para o fornecimento interno de energia por parte do lançador tem lugar a T-40s.

A T-28s dá-se a separação do mastro inferior de fornecimento de propelente e a T-16s ocorre a ignição dos motores do lançador. O nível de potência preliminar é atingido a T-14s e a potência máxima a T-1s.

O lançador abandona a plataforma de lançamento a T=0s. A separação dos quatro propulsores laterais que constituem o primeiro estágio ocorre a T+1m 58s, enquanto que a separação da carenagem de protecção separa-se a T+3m 36s. O final da queima e separação do segundo estágio (Blok-A) ocorre a T+4m 48s. Nesta altura o terceiro estágio já entrou em ignição que termina a T+9m 24s.

A primeira ignição do estágio Fregat-M ocorre a T+10m 24s, terminando a T+13m 40s. A segunda ignição do Fregat-M ocorre entre T+52m 23s e T+53m 38s. A separação do satélite MetOp-C ocorre a T+1h 0m 18s.

O Fregat-M executa mais uma manobra para se separar da órbita do MetOp-C, entrando em ignição entre T+1h 52m 35s e T+1h 52m 55s. A missão VS19 terminava oficialmente a T+1h 53m 5s.

O foguetão Soyuz dos trópicos

O foguetão 14A14 Soyuz-2 representa a mais recente evolução do épico míssil balístico intercontinental R-7 desenvolvido por Sergei Korolev nos anos 50 do século passado. O novo lançador apresenta motores melhorados, modernos sistemas aviónicos digitais e uma reduzida participação de componentes de fabrico não russo.

O lançador é também conhecido pela designação Soyuz-ST (onde ST significa ‘Special for Tropics‘) e foi especialmente desenhado para uma utilização comercial aumentando a sua performance geral apesar de o desenho básico do veículo permanecer o mesmo. As alterações foram realizadas ao nível de uma melhoria da performance dos motores do primeiro e do segundo estágio com novos injectores e alteração da mistura dos propolentes; aumento na performance do terceiro estágio; introdução de um novo sistema de controlo permitindo uma alteração do plano orbital já durante o voo ; introdução de um novo sistema de telemetria digital para a monitorização do lançador e a introdução de uma nova ogiva de protecção de carga com um diâmetro de 3,6 metros. Sendo um lançador de classe media, o Soyuz-ST complementa os foguetões Ariane-5ECA e Vega para melhorar a flexibilidade e competitividade da família de lançadores europeus.Sentinel-1A_2014-04-03_14-01-23

Para os lançamentos levados a cabo na Guiana Francesa, o foguetão é montado na horizontal (juntamente com o estágio superior) e depois movido para a posição vertical na plataforma de lançamento. Aqui, é então montada a carga que será colocada em órbita. Uma nova estrutura móvel auxilia este processo enquanto fornece protecção aos satélites e ao lançador evitando as consequências nefastas do ambiente tropical.

O foguetão 14A14 Soyuz-2 pode ser equipado com um quarto estágio, nomeadamente o estágio Fregat, utilizando as carenagens de protecção do tipo ST e SF.

O Soyuz-ST é lançado a partir de um novo local a Noroeste do CSG de Kourou. Esta zona de 120 hectares está sobre a autoridade administrativa da cidade de Sinnamary. O local de lançamento está construído sobre uma camada de granito a 27 km da cidade de Kourou, a 20 km do complexo de lançamento do Ariane-5ECA e a 18 km da cidade de Sinnamary.

Este local foi seleccionado em particular porque foi assim possível reduzir os custos de uma construção em cimento armado e fazer um canal de evacuação dos gases de combustão dado que a camada de granito estava perto da superfície. Por outro lado, permite a diminuição das restrições associadas às operações dos lançadores Ariane-5ECA e Veja, dado que está suficientemente afastado dos seus complexos de lançamento. Finalmente foi possível «reservar» a propriedade suficiente para possíveis futuros voos tripulados.

A zona de lançamento é composta por vários componentes que incluem:  im bunker subterrâneo de vários andares equipado com todos os sistemas necessários para a implementação do lançador e para albergar as premissas técnicas associadas; uma correspondente plataforma de lançamento e equipamento – mastros umbilicais; mastros condutores de relâmpagos; instalações adjuntas da zona frontal (armazéns, bases, zona de recepção de carga); uma zona de exaustão das chamas semelhantes às existentes no Cosmódromo de Baikonur; uma torre de serviço móvel que permite o acesso a todas as partes do lançador uma vez na posição vertical, integração do sistema compósito superior no lançador e remoção da torre móvel de serviço para o lançamento; a Zona de Preparação com o seu edifício de integração (MIK) alargado para permitir operações de preparação em separado (montagem e teste) para o foguetão Soyuz, estágio Fregat e edifícios de serviço associados; a zona posterior que consiste de um centro de controlo para operações antes da contagem decrescente, escritórios, posto de segurança e instalações de produção de serviços; o Centro de Lançamento utilizado para as operações finais e para o lançamento; o sistema de ‘controlo e comando’ incluindo um posto de controlo operacional fornecido pela Rússia e uma unidade de manutenção fornecida pelo lado europeu; instalações de comunicações incluindo um sistema para comunicações e telemetria bem como instalações ópticas, sonoras e de vídeo, etc.

Este lançador é capaz de colocar uma carga de 7.800 kg numa órbita terrestre a 240 km de altitude com uma inclinação de 51,80º. No lançamento desenvolve uma força de 4.144.700 kN. A sua massa total é de 310.000 kg, o seu diâmetro no estágio principal é de 2,95 metros e o seu comprimento total é de 43,40 metros.

O primeiro estágio do 14A14 Soyuz-2 é composto pelos quatro propulsores laterais (Blok B, V, G e D) com uma massa bruta de 44.400 kg, tendo uma massa de 3.810 kg sem combustível. Cada propulsor tem um motor RD-107A (14D22) que desenvolve uma força de 1.021.097 kN (vácuo), com um Ies 310 s e um Tq de 120 s. Têm um comprimento de 19,60 metros, um diâmetro de 2,69 metros e consomem LOX e querosene.

O segundo estágio (Blok-A) tem um comprimento de 27,80 metros, um diâmetro de 2,95 metros, um peso bruto de 105400 kg e um peso sem combustível de 6.975 kg. Está equipado com um motor RD-108A que no lançamento desenvolve 999.601 kgf (vácuo), com um Ies de 311 s e um Tq de 286 s. Consome LOX e querosene.

O terceiro estágio (Blok-I) tem um comprimento de 6,74 metros, um diâmetro de 2,66 metros, um peso bruto de 25.200 kg e um peso sem combustível de 2.355 kg. Está equipado com um motor RD-0110 que no lançamento desenvolve 294.000 kgf (vácuo), com um Ies de 359 s e um Tq de 300 s. Consome LOX e querosene.

As modificações introduzidas no novo lançador foram sendo testadas em duas versões do mesmo veículo o 14A14-1A Soyuz-2-1A e o 14A14-1B Soyuz-2-1B. Este último veículo é um lançador a três estágios no qual o motor RD-0124 é já empregado no último estágio.Sentinel-1A_2014-04-03_14-34-15

Com dimensões semelhantes ao motor RD-0110 utilizado nas versões anteriores dos lançadores Soyuz, o motor RD-0124 apresenta como principal diferença a introdução de um sistema de ciclo fechado no qual o gás do oxidante que é utilizado para propulsionar as bombas do motor é então direccionado para a câmara de combustão onde é queimado com restante propolente em vez de ser descartado. Esta melhoria no motor aumenta a performance do sistema e, como consequência, aumenta a capacidade de carga do lançador em 950 kg. Um propolente especial de ignição é utilizado para activar a combustão do motor e são utilizados dispositivos pirotécnicos para controlar o funcionamento do motor. Cada uma das quatro câmaras de combustão pode ser movimentada ao longo de eixos para manobrar o veículo.

Em 1996 tiveram início os testes do motor RD-0124 e foram finalizados em Fevereiro de 2004 nas instalações da Khimavtomatika em Voronezh. Nesta altura previa-se que a produção em série do novo motor teria início em 2005. A 27 de Dezembro de 2005 teve lugar outro teste do motor, abrindo caminho para os ensaios em grupo de todo o terceiro estágio do lançador 14A14-B Soyuz-2-1B nas instalações da NIIKhimMash em Sergiev Posad.Sentinel-1A_2014-04-03_14-34-45

No início de 2005 a Arianespace anunciava que a primeira missão de teste do foguetão 14A14-1B Soyuz-2-1B teria lugar desde o Cosmódromo GIK-5 Baikonur para colocar em órbita o satélite astronómico CoRoT. Este lançamento dependeria dos resultados de novos ensaios do motor RD-0124 que tiveram lugar em Março e Abril de 2006. Um último teste teve lugar a 20 de Outubro de 2006 e o satélite CoRoT acabaria por ser lançado a 21 de Dezembro desse ano.

O estágio Fregat foi qualificado para voo no ano 2000 e representa um estágio superior flexível e autónomo que foi desenhado para operar como um veículo orbital. O Fregat prolonga as capacidades dos estágios inferiores dos foguetões Soyuz para proporcionar um acesso total a um variado leque de órbitas. Para fornecer ao Fregat uma fiabilidade inicial elevada e acelerar o seu processo de desenvolvimento, vários subsistemas já utilizados em voo e outros componentes de outros veículos e lançadores foram incorporados neste estágio superior.

O estágio consiste em seis tanques esféricos (quatro tanques de propolentes e dois tanques de sistemas aviónicos) colocados em círculo, com longarinas atravessando ao longo dos tanques para fornecer apoio estrutural. O estágio é independente dos estágios inferiores do lançador, possuindo o seu próprio sistema de orientação, navegação, controlo, detecção e telemetria.

O Fregat utiliza um motor S9.98M que consome propolentes hipergólicos (UDMH e NTO) e pode ser reactivado até 20 vezes em voo, permitindo assim levar a cabo perfis de missões complexas. Pode fornecer uma estabilização nos três eixos espaciais à carga a colocar em órbita ou colocá-la nua situação de estabilização por rotação. O Fregat pode ser utilizado como estágio superior dos foguetões 11A511U Soyuz-U, 11A511U-FG Soyuz-FG, 14A14-1A Soyuz-2-1A, 14A14-1B Soyuz-2-1B e 11K77 Zenit-3F.

 

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