China lança novo laboratório orbital Tiangong-2



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A China deu um novo passo na sua longa marcha para a criação de uma estação orbital permanente com o lançamento do módulo orbital TG-2 Tiangong-2 a partir do Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan. O lançamento teve lugar às 14:04:12,428UTC do dia 15 de Setembro de 2016 a partir da Plataforma de Lançamento 921 do Complexo de Lançamento LC43. A separação do Tiangong-2 teve lugar às 14:13:47,547UTC e a abertura dos dos painéis solares ocorreu às 14:17UTC. O novo laboratório orbital irá permitir a permanência em órbita dos taikonautas durante 30 dias.

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A longa marcha do Tiangong-2

Originalmente construído como o veículo suplente do módulo TG-1 Tiangong-1, o Tiangong-2 (天宫二号) deverá ser semelhante em tamanho à anterior estação espacial Chinesa lançada em 2011. No plano inicial da China, a Tiangong-2 deveria ter sido lançada em finais de 2013 ou 2014, mas após as missões bem sucedidas à Tiangong-1, a China alterou os planos originais. Naquela altura, a Tiangong-2 deveria ser somente uma repetição da missão do TG-1, mas o novo módulo orbital será agora utilizado para testar tecnologias chave que serão essenciais para a futura estação espacial modular Tiangong, da qual o primeiro módulo, o Tianhe, será lançado em 2018 por um foguetão CZ-5 Chang Zheng-5 a partir do Centro de Lançamento de Satélites de Wenchang.

Tendo uma capacidade de carga aumentada, o Tiangong-2 terá condições de habitabilidade melhoradas em relação ao Tiangong-1 e será utilizado para verificar as tecnologias associadas ao reabastecimento em órbita utilizando o novo veículo logístico Tianzhou.

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O Tiangong-2 tem um comprimento de 10,4 metros, um diâmetro de 3,35 metros com um diâmetro máximo de 4,2 metros. A envergadura dos seus painéis solares é de 18,4 metros. No lançamento a sua massa é de cerca de 8.600 kg.

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Experiências a bordo do Tiangong-2

O TG-2 será utilizado para a realização de experiências em grande escala tendo em conta o que foi previamente realizado pelo China. A nova estação espacial está equipada com um braço robot e foi acompanhada no lançamento pelo pequeno satélite BX-2 Banxing-2 para demonstração tecnológica.

O Tiangong-2 foi lançado com 14 experiências a bordo que terão como foco tecnologias avançadas tais como a ciência de materiais e ciências da vida. A estação está equipada com o detector de raios gama POLAR; com uma experiência de comunicações quânticas e por laser que será utilizada em conjunto com o satélite Mozi ‘Quantum Science Satellite’ recentemente colocado em órbita; com uma experiência de convecção por termocapilaridade e uma experiência de materiais espaciais; um altímetro estereoscópico de micro-ondas; uma experiência para estudar o crescimento espacial das plantas; e um sistema de observação de alto leque espectral e de multi ângulos, além de um espectrómetro multi-espectral. A bordo do TG-2 está também o primeiro relógio espacial atómico de fonte fria.

A bordo está também uma variedade de experiências desenvolvidas pelo Centro Nacional de Ciências Espaciais em supervisão da Academia de Ciências da China em colaboração com a Universidade de Geneva, Suiça. Este é o projecto POLAR, um detectar de explosões de raios gama (GRB – Gamma-Ray Burst). O POLAR irá utilizar o efeito de dispersão Compton para medir a polarização de fotões. O POLAR não tem como missão fazer uma localização precisa dos GRB no céu e isto simplifica o desenho do detector. Actualmente, missões como o SWIFT podem fornecer esta informação de forma imediata. Muitos futuros satélites irão ter capacidades semelhantes. Para complementar, o POLAR pode localizar de forma pouco precisa os GRB mais fortes de forma independente e com uma precisão suficiente para uma medição.

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O satélite Banxing-2 ( 伴星二号) é um pequeno satélite cúbico com uma massa de 20 kg que será utilizado para obter imagens do Tiangong-2 até uma distância de 500 km e que será também utilizado para monitorizar os detritos espaciais com uma câmara de 25 Mpixel de alta-resolução e outras câmaras. O satélite está equipado com células solares GaAs e baterias de iões de lítio. Para as suas manobras orbitais, o BX-2 irá utilizar um sistema de propulsão a gás desenvolvido pelo Instituto de Propulsão Espacial de Xangai. O Banxing-2 foi desenvolvido pela Academia Chinesa de Tecnologia Espacial e pelo Centro de Aplicação de Engenharia para a Academia de Ciências da China.

As missões do Tiangong-2 

É expectável que o Tiangong-2 possa albergar duas missões espaciais tripuladas, SZ-11 Shenzhou-11 e SZ-12 Shenzhou-12. Para isto ocorrer, a China tem de levar a cabo com sucesso uma missão de reabastecimento com o cargueiro logístico TZ-1 Tianzhou-1 em Abril de 2017.

A SZ-11 será lançada em Outubro de 2016 com uma tripulação de dois elementos. O principal objectivo desta missão é o de bater o recorde de permanência em órbita por parte de taikonautas, com a tripulação da Shenzhou-11 a permanecer no Tiangong-2 pelo menos durante 30 dias antes de regressar à Terra.

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O Tiangong-2 será então colocado numa órbita mais elevada até Abril de 2017 quando um foguetão CZ-7 Chang Zheng-7 será lançado desde Wenchang com o primeiro veículo de carga Tianzhou que irá transportar mais propelente e água para o laboratório orbital. Após uma acoplagem automática, o posto orbital Chinês será reabastecido e se tudo correr como previsto, estará então pronto para uma nova missão.

Podemos esperar que a SZ-12 seja lançada no segundo semestre de 2017 com uma tripulação de três elementos. A missão da Shenzhou-12 será mas curta do que a missão da sua antecessora, mas podemos assistir a uma actividade extraveícular a partir do TG-2 no que será outro passo importante para a construção da estação espacial modular. A China terá de ganhar mais experiência antes de iniciar a construção da sua grande estação espacial e o Tiangong-2 será uma óptima plataforma para tal. 

Lançamento do Tiangong-2

Após passar a sua certificação após a sua construção, o módulo Tiangong-2 chegou ao local de lançamento através de caminho-de-ferro no dia 9 de Julho de 2016 (depis de partir de Pequim a 7 de Julho) para a realização dos testes e preparativos finais. O seu foguetão lançador foi transportado para o Centro de Lançamento de satélites de Jiuquan a 6 de Agosto depois de partir de Pequim a 3 de Agosto.

tiangong-2-16O veículo lançador contendo o módulo Tiangong-2 foi transportado para a Plataforma de Lançamento 921 no dia 9 de Setembro, com a agência de notícias Xinhua a indicar que o lançamento teria lugar entre 15 e 20 de Setembro.

A 11 de Setembro os técnicos procederam a uma simulação completa dos procedimentos a serem executados durante a contagem decrescente, durante o lançamento e posterior inserção orbital. A simulação serviu para certificar todos os técnicos e atestar a sua prontidão para o lançamento. No dia seguinte eram levados a cabo os preparativos finais com as equipas de técnicos a colocarem as condutas de abastecimento de propolente e cabos de dados e de fornecimento de electricidade.

No dia 14 de Setembro as autoridades Chinesas anunciavam em conferência de imprensa que o lançamento do Tiangong-2 teria lugar no dia 15 de Setembro pelas 14:04UTC.

Às 13:33UTC todas as estruturas de apoio e serviço da plataforma de lançamento foram deslocadas para a posição de lançamento, restando apenas os braços umbilicais de fornecimento de energia e dados.

O complexo de lançamento era evacuado pelas 13:57UTC e pelas 14:09UTC procedia-se à retracção dos braços umbilicais.

Com o foguetão lançador somente apoiado na sua base na plataforma de lançamento, ouviu-se a contagem regressiva em mandarim. Com a ignição a ter lugar às 14:10UTC, viram-se as chamas a surgir na base do lançador e este começou a elevar-se graciosamente no céu nocturno de Jiuquan. O veículo elevava-se propulsionado pelo seu estágio central e pela força desenvolvida pelos quatro propulsores laterais. Várias câmaras a bordo permitiram a visualização das diferentes fases do voo.

A separação dos quatro propulsores laterais ocorreu a T+2m 35s, seguindo-se um processo de estabilização a T+2m 39s e com o primeiro estágio a separar-se a T+2m 40s. O conjunto de motores do segundo estágio entrava de imediato em ignição. A carenagem de protecção do Tiangong-2 separava-se a T+3m 35s. O final da queima do segundo estágio ocorria a T+9m 42s, com o módulo espacial a separar-se de seguida.

Nas horas após o lançamento, o módulo espacial executaria duas manobras para elevar os seus parâmetros orbitais, elevando-se aos 380 km de altitude. Posteriormente, outras manobras irão colocar o TG-2 a uma altitude média operacional de 393 km.

O Tiangong-2 inicia um período de verificação em órbita durante o qual serão testados todos os seus sistemas. Alguns dias antes do lançamento da SZ-11 Shanzhou-11, a sua órbita será ajustada para aguarda a chegada do veículo tripulado Shenzhou-11 que deverá ser lançada a 17 de Outubro, acoplando com o TG-2 dois dias mais tarde.

O foguetão CZ-2F/T2 Chang Zheng-2F/T2

tiangong-2-3O laboratório espacial TG-2 Tiangong-2 utilizou o segundo foguetão CZ-2F/T Chang Zheng-2F/T, uma versão do foguetão lançador CZ-2F Chang Zheng-2F utilizado no programa espacial tripulado Shenzhou (Projecto 921). 

Este lançador, desenvolvido pela Academia Chinesa de Tecnologia de Veículos Lançadores sobre coordenação da Corporação de Ciência e Tecnologia Aeroespacial da China, é diferente da versão original Shenjian (Seta Mágica) que foi desenvolvida a partir do foguetão CZ-2E Chang Zheng-2E que por sua vez foi baseado na tecnologia matura do lançador CZ-2C Chang Zheng-2C. O desenho conceptual do Chang Zheng-2E foi iniciado em 1986, com o veículo a ser colocado no mercado mundial de lançadores após um voo de teste em Julho de 1990.

Para satisfazer os requisitos da missão de encontro e acoplagem, o Chang Zheng-2F sofreu mais de 170 modificações e utilizou cinco novas tecnologias. O foguetão chegou a Jiuquan a 23 de Julho e desde esse dia foi submetido a diferentes testes de preparação para o lançamento.

Uma diferença substancial no CZ-2F/T é a ausência do sistema de emergência no topo do lançador, uma carenagem mais larga e uma sequência de separação melhorada. Outras características desta versão são o facto de ser capaz de uma maior precisão na inserção orbital. Isto é possível com a introdução de sistemas de navegação melhorados e complexos sistemas de orientação com a obtenção de dados em tempo real e utilização de dados de GPS nos parâmetros de correcção para se conseguir uma dupla redundância. Por outro lado, mais propolente é abastecido nos propulsores e no lançador, aumentando assim o tempo de ignição.

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Tal como o CZ-2F, o CZ-2F/T Chang Zheng-2F/T é um lançador a dois estágios auxiliado por quatro propulsores laterais de combustível líquido durante a ignição do primeiro estágio. O comprimento total do CZ-2F/T é de 52,0 metros com um estágio central de 3,35 metros de diâmetro e um diâmetro máximo de 8,45 metros na base e contando com os propulsores laterais. No lançamento a sua massa é de 493.000 kg, sendo capaz de colocar numa órbita baixa uma carga de 8.600 kg.

No foguetão Chang Zheng-2F, os propulsores laterais LB-40 têm um comprimento de 15,326 metros, 2,25 metros de diâmetro, um peso bruto de 40.750 kg e uma massa de 3.000 kg sem propolente. Cada propulsor está equipado com um motor YF-20B de escape fixo que consome UDMH/N2O4 desenvolvendo uma força de 740,4 kN ao nível do mar. o seu tempo de queima é de 127,26 segundos (será de 137 segundos para o CZ-2F/G). Os propulsores no CZ-2F/T têm um maior comprimento e maior capacidade de propolente o que permite um maior tempo de queima.

tiangong-2-6O primeiro estágio L-180 tem um comprimento de 28,465 metros, diâmetro de 3,35 metros, peso bruto de 198.830 kg e uma massa de 12.550 kg sem propolentes. Está equipado com um motor YF-21B composto de quatro motores YF-20B que desenvolvem 2.961,6 kN ao nível do mar. Os motores consomem UDMH/N2O4. O seu tempo de queima é de 160,00 segundos (poderá ser superior na versão CZ-2F/G).

O segundo estágio L-90 tem 14,223 metros de comprimento, 3,35 metros de diâmetro, uma massa bruta de 91.414 kg e uma massa de 4.955 kg sem propolente. Está equipado com um motor YF-24B composto de um motor YF-22B de escape fixo e por quatro motores vernier de escape amovível YF-23B. Os motores consomem UDMH/N2O4 desenvolvendo 738,4 kN (motor principal) e 47,04 kN (motores vernier) de força em vácuo. O tempo total de queima é de 414,68 segundos (motor principal) e de 301,18 segundos (motores vernier).

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O Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan

Também conhecido como Shuang Cheng Tse, o Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan foi o primeiro local na China a partir do qual se procedeu ao teste e lançamento de vários tipos de mísseis e dos primeiros lançadores espaciais Chang Zheng e Feng Bao.

O centro inclui um Centro Técnico, dois complexos de lançamento, um Centro de Comando e Controlo, um Centro de Controlo de Lançamento, sistemas de abastecimento, sistemas de previsão meteorológica, e sistemas de suporte logístico. Jiuquan foi originalmente utilizado para o lançamento de satélites científicos e de satélites recuperáveis para órbitas terrestres baixas ou de média altitude com altas inclinações.

O programa espacial tripulado utiliza a Plataforma de Lançamento 921 situada no Complexo de Lançamento LC43 (ou Complexo de Lançamento Sul). Este foi construído na segunda metade dos anos 90 e mais tarde foi-lhe acrescentada a Plataforma de Lançamento 603 para lançamentos não tripulados.

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Para além das plataformas de lançamento, o complexo de lançamento está dotado de um centro técnico onde decorrem os preparativos do foguetão lançador e das suas cargas. O Centro Técnico é composto de instalações de processamento e de montagem vertical do lançador, edifícios de processamento de cargas, edifício de processamento dos propulsores sólidos, edifício de armazenamento de propelentes hipergólicos e o centro de controlo de lançamento.

Para o lançamento dos laboratórios Tiangong, o complexo foi equipado com um centro computacional melhorado, sistemas de monitorização e comando, e uma capacidade aumentada para se adaptar às alterações nas condições das missões, bem como os recursos necessários para lidar com as tarefas do lançamento e de comando. Um sistema integrado de treino para os lançamentos espaciais foi também desenvolvido para esta missão. Os engenheiros também levaram a cabo uma verificação técnica intensiva de dois meses no equipamento entre Março e Maio de 2011. A segurança e a fiabilidade dos instrumentos foram significativamente melhoradas. Os lançamentos orbitais desde Jiuquan são supervisionados desde o Centro de Comando e Controlo situada na cidade espacial de Dongfeng, 60 km a sudoeste do centro de lançamento.

tg-2_live-002030A torre umbilical do complexo 921 é composta por uma estrutura fixa e um par de seis plataformas rotativas. Uma vez chagado à plataforma de lançamento, as plataformas rotativas são colocadas em torno do foguetão para permitir o seu abastecimento e para que os técnicos tenham acesso às suas diferentes zonas para realizarem os procedimentos finais de verificação. A torre umbilical também contém uma área protegida e de ambiente controlado para permitir o acesso dos taikonautas ao interior dos veículos. As plataformas rotativas são removidas uma hora antes do lançamento, enquanto que quatro braços móveis proporcionam ligações para o fornecimento de electricidade, gases e fluidos para o lançador. Estes braços são removidos minutos antes do lançamento.

O foguetão lançador é transportado sobre uma plataforma móvel de lançamento desde o edifício de integração vertical para a plataforma de lançamento. A plataforma móvel move-se num sistema de carris separados 20 metros e atinge uma velocidade máxima de 25 metros/minuto. A plataforma tem um comprimento de 24,4 metros, largura de 21,7 metros e uma altura de 8,34 metros, tendo um peso de 750.000 kg. A viagem entre o edifício de montagem e a plataforma de lançamento demora 60 minutos estando afastados 1,5 km.

O primeiro lançamento orbital desde Jiuquan teve lugar a 24 de Abril de 1970 quando um foguetão CZ-1 Chang Zheng-1 colocou em órbita o primeiro satélite artificial da China, o Dong Fang Hong-1 (04382 1970-034A). 

Dados Estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 5571

– Lançamento orbital com sucesso: 5218

– Lançamento orbital China: 249

– Lançamento orbital China com sucesso: 236

– Lançamento orbital desde Jiuquan: 87

– Lançamento orbital desde Jiuquan com sucesso: 81

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.

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Dos lançamentos bem sucedidos levados a cabo: 24,6% foram realizados pela Rússia; 28,1% pelos Estados Unidos (incluindo ULA (50,0%), SpaceX (50,0%) e Orbital SC); 22,8% pela China; 10,5% pela Arianespace; 8,8% pela Índia, 1,8% pelo Japão, 1,8% pela Coreia do Norte e 1,8% por Israel.

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

16 Set (01:43:35) – Vega (VV07) – CSG Kourou, ZLV – PeruSat-1; SkySat-C2; SkySat-C3; SkySat-C4; SkySat-C5

16 Set (18:26:00) – Atlas-V/401 (AV-062) – Vandenberg AFB, SLC-3E – WorldView-4

23 Set (18:17:00) – 11A511U-FG Soyuz-FG (R15000-059) – Baikonur, LC1 PU-5 – Soyuz MS-02

26 Set (??:??:??) – PSLV-C35 – Satish Dawan SHAR, FLP – SCATSat-1, (Blacksky) Pathfinder-1, PiSat, Alsat-2B, Pratham, Alsat-1N, CanX-7, Alsat-1B

04 Out (20:30:07) – Ariane-5ECA (VA231) – CSG Kourou, ELA3 – NBN CO 1B (Sky Muster II); GSAT-18

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