Falcon-9 lança dois satélites de comunicações



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A SpaceX volta a marcar pontos no mercado internacional do lançamento de satélites ao colocar em órbita pela primeira vez na sua história, dois satélites de comunicações no mesmo lançamento.

A tentativa de recuperação do primeiro estágio parece não ter sido totalmente bem sucedida. Apesar do primeiro estágio ter descido na plataforma ASDS, as imagens transmitidas em directo parecem mostrar um incêndio no veículo que pode ter resultado de uma fuga de combustível. O incêndio pode ter comprometido a estrutura do primeiro estágio que posteriormente poderá ter tombado e caído sobre a plataforma de descida. Esta situação será actualizada à medida que mais informação estiver disponível.

O lançamento do Falcon-9 (026) teve lugar às 14:29UTC do dia 15 de Junho de 2016 e foi levado a cabo a partir do Complexo de Lançamento SLC-41 do Cabo Canaveral AFS. A bordo encontravam-se os satélites de comunicações Eutelsat-117 West B (Satmex 9) e ABS-2A. A separação do Eutelsat-117 West B teve lugar às 15:59UTC, enquanto que a separação do ABS-2A ocorreu às 16:04UTC.

Todas as fases do lançamento decorreram como previsto e os satélites foram colocados nas respectivas órbitas a partir das quais manobram para atingir as suas órbitas operacionais na altitude geossíncrona.

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A carga do Falcon-9 (026)

Construído pela Boeing Satellite Systems, o satélite Eutelsat-117 West B (Satmex 9) é baseado na plataforma BSS-702SP. O contrato para a construção deste satélite foi atribuído em Julho de 2013 pela Satelites Mexicanos S.A.B. de C.V. (Satmex). Na altura, a empresa norte-americana iria construir o Satmex-9 como parte de um acordo para a construção de quatro satélites para a Falcon-9026 1ABS/Satmex. A empresa mexicana seria adquirida em 2014 pela Eutelsat, sendo renomeada como ‘Eutelsat Americas‘ e o satélite seria rebaptizado como ‘Eutelsat-117 West B’.

O satélite está equipado com 48 repetidores de banda-Ku (36 MHz) e irá servir todos os clientes latino-americanos da Eutelsat Americas com serviços de vídeo, telecomunicações e sectores governamentais. O satélite transporta também uma carga Wide-Area Augmentation System (WAAS) que irá permitir à Administração Federal de Aviação dos Estados Unidos melhorar a segurança aeronáutica.

O novo satélite estará co-localizado com o Eutelsat-117 West B (Satmex-8) a 116,8º longitude Oeste para assim fornecer uma capacidade melhorada de serviços DTH. Está equipado com um sistema de propulsão eléctrica para as suas manobras orbitais e o seu tempo de vida útil é de 15 anos.

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O satélite ABS-2A será operado pela Asia Broadcast Satellite (ABS) que em Março de 2012 anunciava o contrato de construção deste satélite com a Boeing Satellite Systems. O satélite é baseado na plataforma BSS-702SP e transporta 48 repetidores de banda-Ku. O ABS-2A irá operar na órbita geossíncrona a 75º longitude Este, cobrindo a Europa de Leste, Rússia, Índia e Médio Oriente. O seu tempo de vida útil é de 15 anos. Está equipado com um sistema de propulsão eléctrica para as suas manobras orbitais.

Lançamento e fase inicial de voo

Os primeiros estágios do Falcon-9 são transportados para o Cabo Canaveral após terem realizado uma ignição estática na zona de testes da SpaceX em McGregor, Texas. Após chegar ao local de lançamento e após a realização de testes funcionais, o primeiro estágio foi integrado com o segundo estágio num hangar localizado no perímetro Sul do complexo e que foi construído para a integração horizontal dos foguetões Falcon. Posteriormente, o foguetão (sem a carga a transportar) foi transportado e erigido para a posição vertical na plataforma de lançamento antes da realização de um teste de ignição final que teve lugar a 13 de Junho. Após a realização do teste, o lançador foi transportado de volta para o edifício de integração onde recebeu a sua carga.

O foguetão Falcon-9 é activado a T-10h 00m. Tanto o lançador como a sua carga são submetidos a uma série de verificações testes antes do início do abastecimento do querosene RP-1. Este processo inicia-se a T-3h 45m, seguindo-se o início do abastecimento do oxigénio líquido (LOX) a T-3h 00m.

O Director de Voo consulta os controladores a T-38m, determinando assim se tudo está pronto para o lançamento. A fase terminal da contagem decrescente inicia-se a T-13m e a T-10m iniciava-se a contagem decrescente final com os motores a serem condicionados termicamente para o lançamento. A T-2m o Director de Lançamento da SpaceX verifica se todos os parâmetros estão prontos para o lançamento. Na mesma altura, é verificado que o espaço aéreo está pronto para o voo. A T-1m é enviado um comando para o computador de voo para iniciar as verificações pré-lançamento e o sistema de supressão sónica por água é activado na plataforma de lançamento. Os tanques de propolente são pressurizados a T-1m e a sequência de ignição é iniciada a T-3s. A T=0s o foguetão abandona a plataforma.

Falcon-9026 5Abandonando a plataforma de lançamento, o Falcon-9 inicia uma série de manobras para se colocar na trajectória de voo correcta. A fase MaxQ, de máxima pressão dinâmica, é atingida a T+1m 17s. O final da queima do primeiro estágio ocorre a T+2m 36s, dando-se três segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio. O segundo estágio entra em ignição a T+2m 47s. A ejecção da carenagem de protecção ocorre a T+3m 34s. O final da primeira queima do segundo estágio ocorre a T+9m 22s. A segunda queima do segundo estágio inicia-se a T+25m 54s, terminando a T+26m 58s. A separação do Eutelsat-117 West B ocorre a T+30m 29s, enquanto que a separação do satélite ABS-2A ocorre a T+35m 29s. Posteriormente, os satélites utilizam os seus sistemas de propulsão química e eléctrica para atingir as suas órbitas operacionais.

Após a separação entre o primeiro e o segundo estágio, o primeiro estágio inicia o seu regresso à Terra. Como esta missão é destinada à órbita geossíncrona, o primeiro estágio está sujeito a uma velocidade e aquecimento extremo na reentrada, o que torna a sua recuperação e aterragem na plataforma “Of Course I Still Love You” muito difícil.

Para regressar à Terra, o primeiro estágio executa uma série de três ignições. A primeira ignição, uma queima de regresso, coloca o estágio na trajectória em direcção à plataforma de aterragem. De seguida, uma queima de reentrada faz diminuir a velocidade do primeiro estágio na sua reentrada atmosférica. Finalmente, a queima de aterragem é iniciada nos segundos finais para diminuir ainda mais a velocidade, tornando a descida na plataforma flutuante mais suave. 

Falcon-9 Upgrade

Baptizado em nome da nave Millenium Falcon da saga cinematográfica “Guerra das Estrelas”, o foguetãfalcon9o Falcon-9 v1.1 era um lançador a dois estágios projectado e fabricado pela SpaceX para o transporte seguro e fiável de satélites e do veículo Dragon para a órbita terrestre. Sendo o primeiro foguetão completamente desenvolvido no Século XXI, o Falcon-9 foi projectado desde o início para ter a máxima fiabilidade. A sua simples configuração de dois estágios minimiza o número de eventos de separação (staging) e com nove motores no primeiro estágio, pode completar a sua missão em segurança mesmo na possibilidade de perda de um motor.

O Falcon-9 fez história em 2012 quando colocou a cápsula Dragon na órbita correcta para uma manobra de encontro com a estação espacial internacional, fazendo da SpaceX a primeira companhia comercial a visitar a ISS. Desde então, a SpaceX realizou um total de três missões para a ISS transportando e recolhendo carga para a NASA. O Falcon-9, bem como a cápsula Dragon, foram desenhados na base do desenvolvimento de um sistema de transporte de astronautas para o espaço e num acordo com a NASA, a SpaceX está activamente a trabalhar para atingir esse objectivo.

O foguetão Falcon-9 Upgrade (a seguir designado simplesmente como ‘Falcon-9’) representa a mais recente evolução deste lançador. De forma geral o Falcon-9 tem 68,4 metros de comprimento, 3,7 metros de diâmetro e uma massa de 541.300 kg. O veículo é capaz de colocar uma carga de 13.150 kg numa órbita terrestre baixa ou 4.850 kg numa órbita de transferência geossíncrona.

O primeiro estágio do Falcon-9 está equipado com nove motores Merlin (Merlin-1D) e tanque de liga de alumínio e lítio que contêm oxigénio líquido e querosene RP-1. Após a ignição, um sistema de segurança fixa o veículo na plataforma de lançamento e garante que todos os motores são verificados como estando na força máxima antes de libertar o foguetão para o seu voo. Então, com uma força superior a cinco aviões Boeing 747 em potência máxima, os motores Merlin lançam o foguetão para o espaço. Ao contrário dos aviões, a força de um foguetão vai aumentando com a altitude – o Falcon-9 gera 6.806 kN ao nível do mar mas atinge 7.426 kN no vácuo espacial. Os motores do primeiro estágio vão sendo aumentados em potência perto do final da queima do estágio para assim limitar a aceleração do veículo à medida que a massa do lançador vai diminuindo com a queima do combustível. O tempo total de queima do primeiro estágio é de 162 segundos.

Com os seus nove motores agrupados juntos na configuração ‘octaweb’, o Falcon-9 pode aguentar a falha de até dois motores durante o lançamento e mesmo assim conseguir atingir a órbita terrestre com sucesso. O Falcon-9 é o único lançador na sua classe com esta característica chave.

O motor Merlin foi desenvolvido internamente pela SpaceX mas vai encontrar as suas raízes aos motores das missões Apollo, nomeadamente o sistema de injecção baseado no motor do módulo lunar. O propolente é alimentado através de uma única conduta, com uma turbo-bomba de dupla pá que opera num ciclo de gerador a gás. A turbo-bomba também fornece o querosene a alta pressão para os actuadores hidráulicos, que depois recicla para a entrada a baixa pressão. Isto elimina a necessidade de um sistema hidráulico separado e significa que não é possível ocorrer uma falha no controlo de vector de força por falta de fluido hidráulico. Uma terceira utilização da turbo-bomba é o fornecimento de controlo de rotação ao actuar no escape da turbina de exaustão (no segundo estágio). Combinando-se estas características num só dispositivo aumenta-se assim de forma significativa o nível de fiabilidade do sistema.

O motor é capaz de desenvolver uma força de 654 kN ao nível do mar, 716 kN no vácuo, com um impulso específico de 282 segundos (nível do mar) e 311 segundos (vácuo).

A secção interestágio é uma estrutura compósita que liga o primeiro e o segundo estágio e alberga os sistemas de libertação e separação. O Falcon-9 utiliza um sistema de separação totalmente pneumático para uma separação de baixo impacto e altamente fiável que pode ser testado no solo, ao contrário dos sistemas pirotécnicos utilizados na maior parte dos lançadores.

O segundo estágio é propulsionado por um único motor Merlin de vácuo e coloca a carga a transportar na órbita desejada. O motor do segundo estágio entra em ignição poucos segundos após a separação entre o segundo e o primeiro estágio, e pode ser reiniciado várias vezes para colocar múltiplas cargas em diferentes órbitas. Para máxima fiabilidade, o segundo estágio está equipado com sistemas de ignição redundantes. Tal como o primeiro estágio, o segundo estágio é feito a partir de uma liga de alumínio e lítio.

O motor Merlin de vácuo (Merlin-1D de vácuo) desenvolve uma força de 934 kN e o seu tempo de queima é de 397 segundos.

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A carenagem compósita é utilizada para proteger a carga durante a passagem do Falcon-9 pelas camadas mais densas da atmosfera. Quando a missão do Falcon-9 é o lançamento do veículo de carga Dragon, a carenagem não é utilizada pois a cápsula possui o seu próprio sistema de protecção.

A carenagem tem 13,1 metros de comprimento e 5,2 metros de diâmetro. Fabricada em fibra de carbono, separa-se em duas metades utilizando um sistema de separação de actuadores pneumáticos semelhantes aos que são utilizados para a separação entre o primeiro e o segundo estágio.

A sequência de lançamento para o Falcon-9 é um processo de precisão ditada pela janela de lançamento de cerca de uma hora tendo em conta a posição orbital a ser ocupada pelo satélite. Se a janela de lançamento de uma hora é perdida, a missão é então adiada para o dia seguinte.

Cerca de quatro horas antes do lançamento, inicia-se o processo de abastecimento – primeiro oxigénio líquido seguindo-se o querosene altamente refinado (RP-1). O vapor que se observa a sair do lançador durante a contagem decrescente é na realidade oxigénio a ser libertado dos tanques, sendo esta a razão pela qual o abastecimento de oxigénio líquido se mantém até quase ao final da contagem decrescente.

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Recuperação do primeiro estágio

Denominada como Autonomous Spaceport Drone Ship (ASDS), a plataforma tem um ‘X’ pintado no seu centro marcando de forma literal o local onde o primeiro estágio deverá desce. 

A ASDS é muito mais do que uma plataforma flutuante, estando equipada com motores aproveitados a partir de plataforma petrolíferas e que permitem que a plataforma mantenha a sua posição com uma precisão de três metros, mesmo em mares alterados. No futuro a ASDS terá a capacidade de reabastecer estágios recuperados e permitindo assim que estes façam a viagem de regresso a Cabo Canaveral.

Este sistema inovador será também extremamente importante para o Falcon Heavy em meados de 2016.

Durante a sua descida para a Terra, o primeiro estágio realiza três queimas para reduzir a sua velocidade e manter-se na trajectória em direcção à ASDS. A primeira queima terá uma duração de 27,68 segundos, tendo inicio a T+4m 29s após o lançamento. Esta queima tem como função reduzir a distância que o primeiro estágio percorre em relação à plataforma flutuante. A T+6m 32s dá-se a abertura dos estabilizadores, iniciando-se a segunda queima 12,17 segundos mais tarde para reduzir a velocidade do veículo na reentrada. A terceira e última queima ocorre à medida que o estágio se aproxima do seu local de aterragem, iniciando-se a T+8m 0s. Cerca de 24 segundos mais tarde, as quatro pernas de descida serão colocadas em posição e a aterragem é esperada seis segundos mais tarde, a T+8m 30s após o lançamento.

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Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 5551

– Lançamento orbital com sucesso: 5199

– Lançamento orbital SpaceX: 31

– Lançamento orbital SpaceX com sucesso: 27

– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral AFS: 722

– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral AFS com sucesso: 665

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

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

2016-038 1

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Dos lançamentos bem sucedidos levados a cabo: 31,6% foram realizados pela Rússia; 26,3% pelos Estados Unidos (incluindo ULA (40,0%), SpaceX (60,0%) e Orbital SC); 18,4% pela China; 10,5% pela Arianespace; 7,9% pela Índia, 2,6% pelo Japão e 2,6% pela Coreia do Norte.

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

16 Jun (20:30:07) – Ariane-5ECA (VA230) – CSG Kourou, ELA3 – EchoStar-XVIII; BRISat

20 Jun (03:57:00) – PSLV-C34 – Satish Dawan SHAR, SLP – Cartosat-2C; GHGSat-D (CLAIRE); BIROS (FireBird-2); Swayam-1; SathyaBama Sat (SB Sat); Skysat-C1; LAPAN-A3; M3MSat (exactView-7); NIUSAT; Max Valier; Venta-1; NLS-19; Dove (x4)

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

27 Jun (07:00:00) – CZ-7 Chang Zheng-7 – Wenchang, LC201 – ???

06 Jul (??:??:??) – Antares-230 – MARS Wallops Ils, LP-0A – Cygnus OA-5 (CRS6)

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