Falcon-9 lança JCSat-14



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A empresa norte-americana SpaceX levou a cabo com sucesso o lançamento do satélite de comunicações japonês JCSat-14, levando a cabo também com sucesso a segunda recuperação de um primeiro estágio do foguetão Falcon-9.

O lançamento teve lugar às 05:21UTC do dia 6 de Maio de 2016 e foi levado a cabo pelo foguetão Falcon-9 (024) a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral AFS. A aterragem do primeiro estágio ocorreu pelas 05:29UTC na plataforma flutuante Of Course I Still Love You localizada no Oceano Atlântico.

A recuperação do primeiro estágio foi classificada como extremamente improvável pela própria SpaceX que referiu que o veículo seria sujeito a condições extremas durante a missão devido às características do lançamento. A recuperação acabaria por ocorrer sem problemas.

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O satélite JCSat-14

O satélite JCSat-14 será operado pela empresa de comunicações japonesa Sky Perfect JSAT Corporation que nasceu da fusão das empresas Sky Perfect Communications, JSAT CorporationSpace Communications Corporation. O satélite é baseado na plataforma SSL-1300 desenvolvida pela Space Systems/Loral. O desenvolvimento do satélite foi anunciado em Junho de 2013 quando a empresa de construção de satélites norte-americana anunciou que lhe havia sido atribuído um contrato para o desenvolvimento do satélite. Em Janeiro de 2014 a SpaceX ganhava o contrato para JCsat14 001556o lançamento do JCSat-14.

O JCSat-14 transporta 26 repetidores de banda-C e 18 repetidores de banda-Ku, fornecendo assim uma largura de banda de 2.853 MHz. O novo satélite será utilizado para fornecer serviços de comunicações para a Ásia, Oceania e Havai, tendo um período de vida útil de 15 anos.

O satélite tem uma massa de 2.194,2 kg, transportando 2.498,0 kg de propolente, num total de 4.696,2 kg no lançamento. Está equipado com duas asas solares com uma envergadura de 25,5 metros e uma área de 44,8 m2.

O satélite deverá receber a designação JCSat-2B, substituindo o satélite JCSat-2A (anteriormente designado JCSat-8) a 154º longitude Este.

Lançamento e fase inicial de voo

O primeiro estágio F9-0024-S1 foi transportado para o Cabo Canaveral em meados de Abril de 2016 após ter 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 1 de Maio. Após a realização do teste, o lançador foi transportado de volta para o edifício de integração onde recebeu a sua carga.

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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.

Abandonando 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 20s. O final da queima do primeiro estágio ocorre a T+2m 38s, dando-se três segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio. O segundo estágio entra em ignição a T+2m 49s. A ejecção da carenagem de protecção ocorre a T+3m 36s. O final da primeira queima do segundo estágio ocorre a T+8m 53s. A segunda queima do segundo estágio inicia-se a T+26m 27s, terminando a T+27m 26s. A separação do JCsat-14 ocorre a T+32m 2s. Posteriormente, o satélite irá utilizar os seus sistemas de propulsão química e eléctrica para atingir a sua órbita operacional.

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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.

Dragon CRS-6 $ 2

Dados Estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 5541

– Lançamento orbital com sucesso: 5189

– Lançamento orbital SpaceX: 29

– Lançamento orbital SpaceX com sucesso: 25

– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral AFS: 719

– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral AFS com sucesso: 662

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.

2016-028 1

2016-028 2

Dos lançamentos bem sucedidos levados a cabo: 32,1% foram realizados pela Rússia; 25,0% pelos Estados Unidos (incluindo ULA (42,9%), SpaceX (57,1%) e Orbital SC); 14,3% pela China; 10,7% pela Arianespace; 10,7% pela Índia, 3,6% pelo Japão e 3,6% pela Coreia do Norte.

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

15 Mai (??:??:??) – CZ-2D Chang Zheng-2D – Jiuquan, LC43/603 – GF-10 Gaofen-10

21 Mai (09:17:47) – 14A14-1B Soyuz-2.1B/Fregat-M (G15000-027/112-04) – Glonass-M n.º 52

24 Mai (08:48:43) – 372RN21B Soyuz-STB/Fregat-MT (VS15) – Galileo-FOC FM10 (Danielè); Galileo-FOC FM11 (Alizée)

26 Mai (21:40:00) – Falcon-9 – Cabo Canaveral AFS, SLC-40 – Thaicom-8

28 Mai (??:??:??) – 8K82KM Proton-M/Briz-M (93701/99570) – Baikonur, LC200 PU-39 – DLA-2 (DirecTV Latin America-2) ‘Intelsat-31’

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