China lança Zhangheng-1 para detectar sismos

Um foguetão CZ-2D Chang Zheng-2D levou a cabo o sexto lançamento orbital da China em 2018, colocando em órbita o satélite ZH-1 Zhangheng-1 para observar os efeitos ionosféricos percursores de sismos.


O lançamento teve lugar às 0751:04,428UTC do dia 2 de Fevereiro de 2018 e foi levado a cabo pelo foguetão Chang Zheng-2D (Y13) a partir da Plataforma de Lançamento 94 do Complexo de Lançamento LC43 do Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan. Juntamente com o ZH-1 foram colocados em órbita seis outros satélites.

O Zhangheng-1 – também denominado China Seismo-Electromagnetic Satellite (CSES) – foi desenvolvido pela Academia Chinesa de Tecnologia Espacial (CAST na sua designação em inglês) e é baseado na plataforma CAST-2000. O satélite será operado para Administração Nacional Espacial da China (ANEC) juntamente com a Administração Chinesa de Sismos e a pela ANEC juntamente com a Agência Espacial Italiana.

O ZH-1 transporta vários instrumentos para medir os efeitos electromagnéticos dos sismos acima de magnitude 6 na China e acima de magnitude 7 no resto do planeta.

A bordo encontra-se o Detector de Partículas de Alta-Energia para detectar protões e electrões, medindo o fluxo destas partículas em distúrbios de curta duração nas cinturas de radiação quer sejam causadas por fenómenos terrestres, solar ou antrópicos.

O instrumento denominado ‘Search-coil magnetometer‘ (SCM) irá medir as flutuações no campo magnético da ionosfera e o Detector de Campo Eléctrico irá medir a variação do campo eléctrico ionosférico devido a distúrbios provocados por fenómenos terrestres, solar ou antrópicos.

A instrumentação do ZH-1 também incluí o denominado ‘High-Energy Particle Package‘ (HEPP) que é composto por três instrumentos projectados para medir partículas de alta energia (um detector de raios-x solares, um detector de partículas de alta energia e um detector de partículas de baixa energia); uma sonda Langmuir para examinar os parâmetros da ionosfera em tempo real e local, juntamente com o emparelhamento da ionosfera e da litosfera antes, durante e depois da ocorrência de um sismo; o Magnetómetro de Alta-Precisão irá obter medições tendo por base a espectroscopia de dois fotões de átomos de alcalinos livres; e um analisador de plasma para medir a densidade, composição, temperatura e velocidade de deriva dos iões do qual o plasma é composto para verificar o emparelhamento entre a ionosfera e os efeitos do sismo.

Também a bordo encontra-se um Receptor de Ocultação GNSS para medir o conteúdo total de electrões e obter a densidade vertical de electrões, além de um farol que irá operar em três bandas que irá permitir transmissões em VHF, UHF e banda-L, medindo também as irregularidades ionosféricas nessas três bandas para transmissões provenientes do espaço para o solo.

O emparelhamento da litosfera – atmosfera – ionosfera é um tema complexo que envolve muitos efeitos físicos e interacções que ocorrem na superfície da Terra até à magnetosfera. A investigação de tais mecanismos de emparelhamento- e em particular do, parcialmente desconhecido, comportamento da região de transição entre a ionosfera e a magnetosfera – é de importância fundamental para a detecção remota terrestre, para a monitorização do ambiente electromagnético perto da Terra e para o estudos das catástrofes naturais.

Uma grande parte destes efeitos é causada por fenómenos naturais não-sísmicos e emissões electromagnéticas antropogénicas, mas de relevante importância são os distúrbios electromagnéticos associados com a actividade sísmica que podem produzir perturbações ionosféricas bem como a precipitação de partículas a partir do Cinturão de Van Allen, anteriormente observada antes, durante e depois da ocorrência de sismos de média e forte magnitude.

Todos estes fenómenos devem ser diferenciados daqueles introduzidos por fontes externas à cavidade geomagnética e por eventos atmosféricos. De facto, um papel importante no controlo da dinâmica da variação ionosférica é representado pelo Sol – que gera variações (regulares e irregulares) nos parâmetros litosféricos, ionosféricos e magnetosféricos por eventos impulsivos tais como as Ejecções de Massa Coronais e Explosões Solares – como por actividades troposféricas (trovoadas, etc.).

O satélite recebeu o nome Zhangheng-1 em honra do matemático Chinês, Zhang Heng (78-139).

A plataforma CAST-2000 é uma plataforma compacta caracterizada pela sua alta performance, expansibilidade e flexibilidade. Esta adaptada com um subsistema de controlo, rastreio e telecomunicações em banda S, um subsistema de transmissão de dados em banda X e é estabilizada no seus três eixos espaciais que é capaz de oferecer um controlo de alta precisão, alta abrangência de observação e um controlo orbital flexível.

A plataforma possui também um sistema de manutenção altamente integrado e um sistema de fornecimento de energia altamente efectivo. A plataforma já foi aplicada em diversos satélites e é capaz de operar em órbitas baixas, médias e elevadas, tendo um tempo de vida útil de mais de três anos. A sua massa varia entre 200 kg e 400 kg e a sua capacidade de carga varia entre 300 kg e 600 kg.

De forma geral a plataforma CAST-2000 pode ser utilizada para missões de observação da Terra, demonstração tecnológica, exploração científica, exploração ambiental da Terra, pesquisa e aplicação meteorológica, comunicações e navegação.

Juntamente com o Zhongheng-1 foram lançados os satélites: GomX-4A (Ulloriaq) e GomX-4B, Fengmaniu-1, Shaonian Xing, e o ÑuSat-4 ‘Ada’ (Aleph-1 4) e ÑuSat-5 ‘Maryam’ (Aleph-1 5).

Os satélites GomX-4A (Ulloriaq) e GomX-4B irão testar as ligações de comunicações inter-satélite e propulsão até um afastamento de 4.500 km. Os dois satélites são baseados em modelos Cubesat que são nano-satélites tendo por base unidades cúbicas de 10 x 10 cm. O GomX-4B (tanto como o GomX-4A) é um CubeSat de ‘seis unidades’ (CubeSat-6U), o dobro do tamanho do seu predecessor GomX-3, que foi colocado em órbita a partir da estação espacial internacional em 2015.

Após a separação do segundo estágio do foguetão lançador, os dois satélites irão orientar-se para alinharem as suas antenas. Depois, o GomX-4B irá de forma gradual afastar-se do seu companheiro, parando a intervalos de cerca de 100 km com as suas ligações inter-satélite activadas para verificar o seu funcionamento. A separação irá ser controlada por novo um sistema de propulsão de gás frio no GomX-4B fornecido pela empresa Sueca, NanoSpace, utilizando um sistema de propulsão latamente miniaturizado.

Os satélites irão manter as suas ligações através de antenas planas e de rádios controlados por software a uma distância máxima de 4.500 km – um limite estabelecido pelo conceito operacional de um mínimo de dez satélites espaçados a essa distância em torno do mesmo plano orbital para formar uma futura constelação.

Para além de operarem em conjunto, os dois satélites têm cargas experimentais em separado. O GomX-4B é o primeiro CubeSat a utilizar o novo sistema de observação hiperespectral HyperScout, desenvolvido pela Cosine Research, Holanda, através do programa da ESA, General Support Technology Programme. O HyperScout irá observar a Terra em 45 bandas espectrais distintas, reunindo um grande volume de dados ambientais. Esta quantidade de dados será de tal modo imensa, que a câmara tem de levar a cabo o seu próprio processamento para reduzir de forma drástica a quantidade de dados necessária a ser enviada para o solo.

O GomX-4A também transporta um novo pequeno detector estelar para determinação da sua atitude e que foi desenvolvido pela Innovative Solutions in Space, Holanda, e que se trata de uma carga para verificar instrumentos da ESA que são susceptíveis à radiação espacial, além de um receptor de rádio dedicado a detectar sinais do tráfego aéreo mundial.

O GomX-4A foi construído pela GOMSpace para o Ministério da Defesa da Holanda, que também construiu o GomX-4B para a ESA, mas ao abrigo de diferentes contratos.

O satélite Fengmaniu-1 (FMN-1) é um CubeSat-3U desenvolvido pela Link Space Aerospace Technology para demonstração tecnológica e propósitos educacionais. A principal missão do satélite será a de testar novos componentes, tais como duas câmaras, servindo também como um repetidor para rádio-amadores em todo o mundo através de um transponder a bordo com um uplink FM a 145,945 MHz e um downlink FM e telemetria a 435.350 MHz, 9k6 BPSK AX25. A sua massa é de 3 kg.

O satélite Shaonian Xing (também designado ‘Estrela da Juventude’) é um CubeSat-3U desenvolvido por estudantes Chineses como parte do projecto Sat-China com o objectivo de atrair os jovens para as áreas espaciais, educação STEAM e desenvolvimento de satélites. A sua massa no lançamento era de 2 kg.

O satélite resulta de uma iniciativa organizada pela Fundação China Soong Ching-ling, pela Associação Chinesa para Ciência e Tecnologia e pela Sociedade de Educação da China.

Os satélites Argentinos,  ÑuSat-4 ‘Ada’ (também designado Aleph-1 4) e ÑuSat-5 ‘Maryam’ (Aleph-1 5), são o quarto e quinto satélite da constelação Aleph-1 desenvolvida e operada pela Satellogic S.A.. A constelação será composta por 25 satélites.

A massa dos satélites é de 37 kg e as suas dimensões são 0,45 x 0,45 x 0,80 metros. O principal objectivo da missão é o de proporcionar imagens da superfície terrestre para o público em geral no espectro visível e infravermelho. Irão operar em órbitas SSO a uma altitude média de 500 km com uma inclinação de 97,5º.

O ÑuSat-4 é designado ‘Ada’ em honra de Ada Lovelace, uma matemática e escritora Inglesa principalmente conhecida pelo seu trabalho no computador mecânico proposto por Charles Babbage. Por seu lado, o ÑuSat-5 é designado ‘Maryam) em honra de Maryam Mirzakhani, uma matemática Iraniana e professora de Matemática da Universidade de Stanford. Os seus tópicos de investigação incluíram a teoria de Teichmüller, a geometria hiperbólica, a teoria ergódica e a geometria simplética.

O foguetão CZ-2D Chang Zheng-2D

CZ-2DO foguetão lançador chinês CZ-2D Chang Zheng-2D (长征二号丁火箭), fabricado pela Academia de Tecnologia Espacial de Xangai, é um veículo a dois estágios destinado a colocar satélites em órbitas terrestres baixas. O seu primeiro estágio é semelhante ao do foguetão lançador CZ-4 Chang Zheg-4, bem como o seu segundo estágio exceptuando uma secção de equipamento melhorada em relação ao CZ-4.

O Chang Zheng-2D tem a capacidade de colocar uma carga de 3.500 kg numa órbita a uma altitude de 200 km com uma inclinação de 28,0º em relação ao equador terrestre ou uma carga de 1.300 kg para uma órbita sincronizada com o Sol a uma altitude de 645 km. No lançamento desenvolve 2.961,6 kN, tendo uma massa total de 232.250 kg, um comprimento de 41,056 metros e um diâmetro de 3,35 metros.

O CZ-2D é principalmente lançado desde o Complexo de Lançamento LC-43 do Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan (áreas LA-2B ‘138’, que se encontra desactivada, e LC43/603), mas pode também ser lançado desde Xichang e Taiyuan.

O primeiro lançamento do CZ-2D teve lugar a 9 de Agosto de 1992 (0800UTC) quando o veículo Y1 colocou em órbita o satélite recuperável FSW-2 (1) (22072 1992-051A).

O CZ-2D Chang Zheng-2D pode utilizar dois tipos de carenagens de protecção distintas dependendo do tipo de carga a colocar em órbita. A carenagem Tipo A tem um diâmetro de 2,90 metros (com esta carenagem o lançador tem um comprimento total de 37,728 metros) e a carenagem Tipo B tem um diâmetro de 3,35 metros (comprimento total de 41,056 metros).
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O perfil de lançamento do Chang Zheng-2D inicia-se com a ignição dos motores do primeiro estágio a 1,2 segundos antes de abandonar a plataforma de lançamento a T=0s. A manobra de arfagem ocorre aos 12 segundos de voo e o final da ignição do primeiro estágio ocorre aos dois minutos e 33 segundos. A separação entre o primeiro e o segundo estágio, bem como a ignição do segundo estágio ocorre um segundo mais tarde. A 3 minutos e 34 segundos as duas metades da carenagem de protecção separam-se do segundo estágio.

O final da queima do segundo estágio ocorre aos 4 minutos e 21 segundos de voo e o final da queima dos motores Vernier ocorre aos 9 minutes e 10 segundos. A separação nominal da carga tem lugar três segundos mais tarde.

O Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan

O primeiro centro de lançamento de satélites da China é também conhecido como Shuang Cheng Tse. O Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan está localizado a 41º N – 100º E, na região de Jiuquan – região da Mongólia Interior, no Noroeste da China. Desde Jiuquan é possível atingir uma inclinação orbital máxima de 56,0º e uma inclinação orbital mínima de 40,0º.

Foi o primeiro local de testes e lançamento de mísseis e veículos espaciais. O aeroporto de Jiuquan está localizado a 75 km a Sul do local e uma linha de ferro liga-o directamente ao centro espacial. As instalações do complexo dão apoio a todas as fases da campanha de preparação de um lançamento espacial. Inclui o Centro Técnico, o Complexo de Lançamento, o Centro de Controlo de Lançamento, o Centro de Controlo e Comando da Missão, o sistema de abastecimento, os sistemas de detecção e rastreio, os sistemas de comunicações, os sistemas de fornecimento de gás, os sistemas de previsão meteorológica e os sistemas de suporte logístico.

Originalmente o centro espacial de Jiuquan foi utilizado para o lançamento de satélites científicos e recuperáveis para órbitas baixas ou de média altitude com altas inclinações orbitais.

Em 1999 o Centro Sul (LC43) ficou operacional para ser utilizado para o lançamento dos foguetões pesados CZ-2E Chang Zheng-2E e CZ-2F Chang Zheng-2F. O centro é constituído por duas áreas, o Centro Técnico e o Centro de Lançamento. O Centro de Lançamento está localizado a 40º57,4’ N – 100º 17,4’ E com uma elevação de 1.073 metros de altitude. Uma torre umbilical com uma altura de 75 metros está equipada com um elevador à prova de explosões e a plataforma móvel tem um peso de 75.000 kg e tem um comprimento de 24,4 metros, uma largura de 21,7 metros e uma altura de 8,4 metros, movendo-se a uma velocidade máxima de 28 metros por minutos.

O Centro Técnico está localizado a 1,5 km de distância do Centro de Lançamento. O Centro Técnico inclui um edifício de processamento vertical com duas salas de processamento com um comprimento de 26,8 metros, uma largura de 28,0 metros e uma altura de 81,6 metros. Todos os edifícios importantes, incluindo o edifício de processamento vertical e uma área da torre umbilical, são locais com ar condicionado e de classe de limpeza 100,000.

O edifício de processamento vertical, que tem a designação de código 920-520, é o maior edifício de um único andar construído em betão armado. Possui também o telhado de betão armado mais alto (86,1 metros) e mais pesado (13.000 t) do mundo.

O centro de Jiuquan possui três áreas de lançamento:

  • Área de Lançamento n.º 2 (LC2): está localizada a uma latitude de 41,3100º N e a uma longitude de 100,3050º E. Possui duas plataformas de lançamento (5020 e 138) e o primeiro lançamento foi aí levado a cabo no dia 26 de Dezembro de 1966, com o último lançamento a ter lugar a 3 de Julho de 1994. No total foram realizados 41 lançamentos utilizando os foguetões CZ-1 Chang Zheng-1, CZ-2A Chang Zheng-2A, CZ-2C Chang Zheng-2C (plataforma localizada a uma latitude de 41,118º N e a uma longitude de 100,316º E), CZ-2D Chang Zheng-2D, DF-3 Dong Feng-3, DF-5 Dong Feng-5 e FB-1 Feng Bao-1.
  • Área de Lançamento nº 3 (LC3): está localizada a uma latitude de 41,1000º N e a uma longitude de 100,7800º E. Possui uma única plataforma de lançamento e o primeiro lançamento foi aí levado a cabo no dia 1 de Setembro de 1960, com o último lançamento a ter lugar a 27 de Outubro de 1966. No total foram realizados 9 lançamentos utilizando os foguetões DF-1 Dong Feng-1, DF-2 Dong Feng-2, DF-2A Dong Feng-2A e R-2.
  • Complexo de Lançamento Sul (LC43): está localizada a uma latitude de 40,9581º N e a uma longitude de 100,2912º E, perto da cidade de Huxi Xincun. Possui duas plataformas de lançamento (Plataforma 94 para voos não tripulados e a Plataforma 91 para voos ligados ao programa espacial tripulado). O primeiro lançamento desde este complexo foi levado a cabo no dia 19 de Novembro de 1999. Ainda nesta área encontra-se a Zona 90 que contém o Edifício de Integração Vertical para os lançadores CZ-2F e a Zona 92 que contém uma estação de rastreio e seguimento.

A construção do complexo foi iniciada em Junho de 1956, com a construção das vias-férreas até ao local de ensaio de mísseis. O primeiro lançamento chinês de um míssil soviético R-2 deu-se em Setembro de 1960, com o míssil a atingir uma altitude de 100 km. O primeiro lançamento de um míssil R-2 construído pela China (modelo 1059) deu-se a 5 de Novembro de 1960.

A 21 de Março de 1962 teve lugar a primeira tentativa de lançamento do míssil DF-2 Dong Feng-2 que resultou num fracasso devido à fraca potência originada pelo motor. O primeiro teste com sucesso teve lugar a 29 de Junho de 1964. No dia 27 de Outubro de 1966 foi levado a cabo o lançamento de um míssil DF-2 Dong Feng-2 equipado com uma ogiva nuclear de 20 kt. O míssil executou um voo de 800 km detonando a sua carga na zona de testes nucleares de Lop Nor. O primeiro voo com sucesso do míssil DF-3 Dong Feng-3 tem lugar a 26 de Dezembro de 1966. Em 10 de Janeiro de 1970 é levado a cabo o primeiro teste suborbital do foguetão CZ-1 Chang Zheng-1 e a 10 de Agosto de 1972 é levado a cabo o primeiro teste do foguetão FB-1 Feng Bao-1 que atinge uma altitude de 200 km num voo suborbital.

A 18 de Maio de 1980 é levado a cabo o lançamento de um míssil DF-5 Dong Feng-5 que percorrer o máximo possível da sua trajectória desde Jiuquan até ao Sul do Oceano Pacífico num total de mais de 10.000 km. A cápsula de reentrada é recuperada pela Marinha Chinesa e alguns analistas norte-americanos acreditam que a cápsula foi o teste de um protótipo de um veículo tripulado.

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 91 situada no Complexo de Lançamento Sul. Este foi construído na segunda metade dos anos 90 e mais tarde foi-lhe acrescentada a Plataforma de Lançamento 94 para lançamentos não tripulados.

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 propolentes hipergólicos e o centro de controlo de lançamento.

O complexo está 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.

A 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 Dongfanghong-1 (04382 1970-034A).

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 5716

– Lançamento orbital China: 284 (4,91%)

– Lançamento orbital desde Jiuquan: 100 (1,75%)

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

03 Fev (0503:00) – SS-520-5 – Uchinoura – TRICOM-1R

06 Fev (1830:00) – Falcon Heavy-050 (B1023.2, B1025.2, B1033) – CE Kennedy, LC-39A – Tesla Roadster towards Mars

10 Fev (1422:00) – Falcon-9 – Vandenberg AFB, SLC-4E – PAZ; MicroSat-2a; MicroSat-2b

11 Fev (0858:44) – 14A14-1A Soyuz-2.1A (U15000-030) – Baikonur, LC31 PU-6 – Progress MS-08

12 Fev (0200:00) – CZ-3B Chang Zheng-3B/YZ-1 – Xichang, LC2 – Beidou-3MEO3 (Beidou-28); Beidou-3MEO4 (Beidou-29)

 

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