Orbital ATK lança nova missão logística para a ISS



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Recuperando do desaire de 2014 e fazendo alterações no seu lançador Antares, a Orbital ATK levou a cabo o lançamento do veículo de carga Cygnus OA-5 numa missão logística para a estação espacial internacional.

O lançamento teve lugar às 23:45:40UTC do dia 17 de Outubro de 2016 e foi levado a cabo pelo foguetão Antares-230 a partir da Plataforma de Lançamento LP-0A do MARS Wallops Island. A separação da Cygnus OA-5 deu-se às 23:55UTC com o veículo a ficar colocado numa órbita com um perigeu a 214 km, apogeu a 360 km e inclinação orbital de 51,62°. A acoplagem com a ISS deverá ter lugar a 23 de Outubro.

O veículo OA-5 foi baptizado com o nome ‘SS Alan Poindexter’ em honra do astronauta Alan Poindexter que foi veterano de duas missões do vaivém espacial.

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Tal como ocorreu nas últimas missões logísticas da Orbital ATK, a missão OA-5 utiliza uma versão melhorada do veículo Cygnus com um módulo de carga aumentado e com os seus painéis solares redesenhados (UltraFlexTM), bem como os seus tanques de propelente. O módulo de carga pressurizado (PCM) foi alargado e aumenta a capacidade do volume interior em 25%, permitindo o transporte de mais carga em cada missão. Com o aumento no volume, juntamente com a redução de peso proveniente de componentes melhorados, o veículo Cygnus melhorado tem uma capacidade máxima de carga de 3.500 kg, mais 1.200 kg do que a versão anterior.

A bordo são transportados 2.209 kg de carga para a ISS, incluindo 498 kg de equipamento científico, 585 kg de provisões para a tripulação, 1.023 kg de equipamentos para a estação espacial, 56 kg de equipamento informático e 5 kg de equipamento para as actividades extraveículares, além de 42 kg de equipamento para a secção Russa da ISS. O total de carga transportada com os materiais de empacotamento é de 2.342 kg. Na secção despressurizada são transportados 83 kg de carga referentes aos CubeSats que serão colocados em órbita.

cygnusoa5-002460O Cygnus OA-5 transporta uma série de experiências cientificas que irão desafiar e inspirar os futuros cientistas e exploradores. Estas experiências irão estudar o comportamento do fogo no espaço, e efeito da iluminação nos ritmos de sono e do dia-à-dia, obter novos dados sobre a saúde dos astronautas e utilizar uma nova maneira de medir neutrões.

A experiência Saffire-II, a segunda experiência Saffire (de um conjunto de três experiências) a ser levada a cabo a bordo de um veículo Cygnus, fornece uma nova maneira de estudar um fogo real a bordo de um veículo espacial em órbita. A investigação quantifica a flamabilidade de vários materiais em microgravidade e compara-os com os seus limites na gravidade à superfície da Terra. Nove amostras experimentais de vários materiais irão queimar no interior do Cygnus após este ter deixado a estação espacial internacional e antes da sua reentrada destrutiva na atmosfera terrestre.

A experiência ‘Cool Flames‘ vai investigar o fenómeno de quando alguns tipos de combustíveis que inicialmente queimam com uma temperatura muito elevada, depois parecem desaparecer – mas de seguida continuam a arder a temperaturas muito mais baixas, sem chamas visíveis («chamas frias»). Compreender a combustão de «chamas frias» irá ajudar os cientistas s desenvolver novos motores e combustíveis que são mais eficientes e menos prejudiciais para o ambiente. Esta investigação irá fornecer uma nova visão sobre este fenómeno, bem como novos dados sobre a segurança do fogo no espaço.

A investigação ‘Lightning Efects‘ utiliza um novo sistema de iluminação a bordo da estação espacial para melhorar a saúde e bem estar da tripulação e manter os seus relógios biológicos sincronizados com um calendário de trabalho e de descanso mais regular. O sistema utiliza diodos emissores de luz (LED) e um denominado Dynamic Lighting Schedule (DLS) que varia a intensidade e o espectro dos LED em coordenação com os períodos de descanso (sono) e de trabalho. As investigações levadas a cabo mostraram que melhorando certos tipos de iluminação pode melhorar o estado de atenção e a performance enquanto que outros tipos podem promover um melhor descanso.

Uma nova aplicação irá ajudar os astronautas a conseguirem recolher de uma forma mais rápida uma variedade de dados pessoais. A investigação ‘EveryWear‘ ensaia a utilização desta tecnologia de fabrico Francês para registar e transmitir dados sobre nutrição, sono, exercícios e medicação. A aplicação tem o potencial de ser utilizada em áreas de ciência experimental, apoio biomédico e demonstrações tecnológicas.

No exterior do campo magnético terrestre, os astronautas estão expostos à radiação espacial que pode reduzir a sua resposta imunitária, aumentar o risco de cancro e interferir com os sistemas electrónicos. A investigação Fast Neutron Spectrometer (FNS) irá ajudar os cientistas a compreender os neutrões de alta energia, parte da exposição à radiação por parte das tripulações durante o voo espacial, ao estudar uma nova técnica para medir as partículas electricamente neutras. 

Lançamento do Cygnus OA-5

Com a contagem decrescente a atingir T=0s, dava-se a ignição dos dois motores RD-181 do primeiro estágio do foguetão Antares-230. O veículo deixa a plataforma de lançamento a T+3,6s. O primeiro estágio irá desempenhar a sua função durante 3 minutos e 29 segundos, com o final da queima a ter lugar a uma altitude de 104 km. Seis segundos após o final da queima do primeiro estágio ocorre a separação entre este e o segundo estágio.

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As duas metades da carenagem de protecção separam-se 35 segundos após a separação dos dois estágios. Cinco segundos mais tarde dá-se a separação da secção interestágio que fazia a ligação entre o primeiro e o segundo estágio. A ignição do segundo estágio ocorre sete segundos mais tarde.

O tempo de duração da queima do segundo estágio será de 2 minutos e 43 segundos (T+7m 5s). A separação do Cygnus OA-5 ‘SS Alan Poindexter’ terá lugar a T+9m 5s.

O veículo de carga Cygnus

A Orbital SC (agora Orbital ATK) desenvolveu o veículo espacial de manobra avançada Cygnus ao abrigo do contrato COTS com a NASA. Adicionalmente ao programa de desenvolvimento e de demonstração COTS, a Orbital ATK irá utilizar o Cygnus para realizar missões logísticas de cygnusoa5-3abastecimento da ISS ao abrigo do contrato CRS. O contrato com a NASA previa que a partir de 2013 a Orbital ATK realize oito missões para transportar cerca de 20.000 kg de carga para a ISS.

O sistema Cygnus é um sistema de baixo risco que incorpora elementos de tecnologias já existentes provenientes da Orbital e dos seus companheiros no programa. A Cygnus consiste num módulo de serviço comum e um módulo de carga pressurizado. A Cygnus irá transportar mantimentos para a tripulação, peças sobressalentes e experiências científicas para a ISS. O módulo de serviço incorpora sistemas aviónicos da linha de produção dos satélites LEOStar e GEOStar da OSC juntamente com sistemas de propulsão e sistemas de fornecimento de energia dos satélites de comunicações GEOStar. O módulo de carga pressurizado tem por base o Multi-Purpose Logistics Module (MPLM) desenvolvido pela Thales Alenia Space para a NASA.

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Um mecanismo Common Berthing Mechanism (CBM) localizado na extremidade do módulo de carga pressurizado permite que o veículo Cygnus seja acoplado com a estação espacial internacional.

O Cygnus utiliza um motor Delta-V da IHI Aerospace para as suas manobras orbitais. O motor é derivado do sistema de propulsão BT-4 frequentemente utilizado em satélites de comunicações. O Delta-V queima hidrazina como propelente e pode operar tanto como um motor de monopropelente como um motor de bipropelente utilizando MON-3 como oxidante. Pequenos propulsores de controlo facilitam as manobras e o controlo de atitude do veículo

No lançamento, o veículo Cygnus tem uma massa de 4.163 kg e transporta 800 kg de propelente. A energia é fornecida ao módulo de serviço a partir de duas asas solares fixas capazes de gerar 3,5kW. O seu sistema de propulsão consome N2H4 / MON-3 ou somente N2H4. A secção pressurizada pode transportar 2.400 kg de carga, tendo um volume pressurizado de 27 m3

lemur-2Na secção despressurizada, o Cygnus OA-5 transporta quatro satélites Lemur-2 que serão colocados em órbita após a separação da ISS. Os satélites Spire, ou Lemur-2, pertencem à empresa Spire Global e serão utilizados para investigação meteorológica. Cada satélite transporta uma carga denominada STRATOS que será utilizada para estudar a ocultação dos sinais do sistema Global Positioning System (GPS) quando passam através da atmosfera terrestre. Ao estudar a forma como estes sinais são afectados à medida que passam pela atmosfera, a temperatura, humidade e pressão atmosférica daquela determinada região atmosférica pode ser inferida.

Cada satélite Lemur-2 tem uma massa de 4 kg e a massa total do dispositivo de libertação NanoRacks juntamente com os satélites é de 83 kg.

cygnusoa5-002459O foguetão Antares-230 representa uma evolução em relação à sua versão anterior, sendo a principal diferença a introdução dos motores Energomash RD-181 no primeiro estágio.

O Antares-230 tem um comprimento de 42,5 metros, diâmetro de 3,9 metros e uma massa no lançamento entre os 290.000 kg e os 310.000 kg.

O primeiro estágio consome oxigénio líquido e querosene com os seus dois motores RD-181 cada um com um sistema vectorial de propulsão independente. Os tanques do primeiro estágio foram produzidos pela Yushmash, sendo projectados e verificados pela KB Yuzhnoye (sendo desenvolvidos a partir de produtos semelhantes fabricados para os foguetões 11K77 Zenit). A Orbital ATK é responsável pelo desenvolvimento do sistema e sua integração.

O segundo estágio está equipado com um motor Castor 30XL de propulsão sólida desenvolvido pela Orbital ATK.

O motor RD-181 é baseado no motor RD-191 e foi adaptado para ser integrado no foguetão Antares. Enquanto que o motor RD-193 foi desenhado como um substituto para o motor NK-33, em 17 de Dezembro de 2014, a então Orbital Sciences anunciava que iria utilizar o RD-181 na segunda versão do Antares, tendo assinado um contrato directo com a Energomash para o fornecimento de 60 motores RD-181. 

A 19 de Fevereiro de 2015, a Orbital ATK anunciava que o novo Antares-230 iria ter o seu voo inaugural em Março de 2016. A 29 de Maio de 2015, a Orbital referia que os novos motores haviam sido submetidos a sete ignições de certificação e que todos os testes haviam decorrido como previsto, afirmando também que os dois primeiros modelos de voo estavam a ser submetidos aos testes finais e que seriam entregues em princípios de Julho.

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Como explicar a designação do Antares-230? O número ‘230’ na designação desta versão do Antares mostra-nos os diferentes componentes de propulsão deste lançador. O algarismo ‘2’ representa o motor RD-181 (o algarismo ‘1’, como por exemplo no Antares-130, representa o motor AJ-26-62 derivado do motor NK-33). Por outro lado, o algarismo ‘3’ representa o motor Castro-30XL de propulsão sólida (nesta posição, o algarismo ‘1’ representa o motor Castor-30A, enquanto que o algarismo ‘2’ representa o motor Castor-30B). Finalmente, o algarismo ‘0’ representa a ausência de um terceiro estágio (nesta posição, o algarismo ‘1’ representa um terceiro estágio de bipropelente, enquanto que o algarismo ‘2’ representa um terceiro estágio derivado do motor Star-48).

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Dados Estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 5576

– Lançamento orbital com sucesso: 5223

– Lançamento orbital EUA: 1573

– Lançamento orbital EUA com sucesso: 1473

– Lançamento orbital desde MARS Wallops Island: 40

– Lançamento orbital desde MARS Wallops Island com sucesso: 36

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 em 2016: 22,6% foram realizados pela Rússia; 27,4% pelos Estados Unidos (incluindo ULA – 47,1%, SpaceX – 47,1%) e Orbital SC – 5,9%); 22,6% pela China; 12,9% pela Arianespace; 9,7% pela Índia, 1,6% pelo Japão, 1,6% pela Coreia do Norte e 1,6% por Israel.

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

19 Out (08:05:14) – 11A511U-FG Soyuz-FG (R15000-059) – Baikonur, LC31 PU-6 – Soyuz MS-02

01 Nov (06:20:00) – H-2A (F-31) – Tanegashima, Yoshinubo LP1 – Himawari-9

03 Nov (10:00:00) – CZ-5 Chang Zheng-5/YZ-2 – Wenchang, LC101 – SJ-17 Shijian-17

15 Nov (21:05:00) – 11A511U-FG Soyuz-FG (R15000-060) – Baikonur, LC31 PU-6 – Soyuz MS-02

17 Nov (16:06:48) – Ariane-5ES (L594/VA233) – CSG Kourou, ELA3 – Galileo-FOC FM07 (Antonianna); Galileo-FOC FM13 (Kimberley); Galileo-FOC FM14 (Tijmen); Galileo-FOC FM12 (Lisa)

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