Rússia lança novo veículo de carga para a ISS



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A Agência Espacial Russa Roscosmos levou a cabo o lançamento do veículo de carga 11F615A60 n.º 427 (11Ф615А60 n.º 427) que recebeu a designação Progress M-23M  (Прогресс М-23М). O lançamento teve lugar às 1526:27,129UTC do dia 9 de Abril de 2014 e foi levado a cabo pelo foguetão 11A511U Soyuz-U (T15000-141) a partir da Plataforma de Lançamento PU-5 do Complexo de Lançamento LC1 ‘Gagarinskiy Start’ (17P32-5) do Cosmódromo de Baikonur. A acoplagem com a estação espacial internacional teve lugar às 2214UTC do mesmo dia (12 minutos antes do originalmente previsto).

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Progress M-23M

Ao abandonar o seu programa lunar tripulado a União Soviética prosseguiu o seu programa espacial ao colocar sucessivamente em órbita terrestre uma série de estações espaciais tripuladas nas quais os cosmonautas soviéticos e posteriormente russos estabeleceram recordes de permanência no espaço. Começando inicialmente com estadias de curtas semanas e passando posteriormente para longos meses, os cosmonautas soviéticos eram abastecidos no início pelas tripulações que os visitavam em órbita, mas desde cedo, e começando com a Salyut-6, a União Soviética iniciou a utilização dos veículos espaciais de carga Progress. Os Progress representaram um grande avanço nas longas permanências em órbita, pois permitiam transportar para as estações espaciais víveres, instrumentação, água, combustível, etc. Os cargueiros são também utilizados para elevar as órbitas das estações, para descartar o lixo produzido a bordo dos postos orbitais e para a realização de diversas experiências científicas.

Ao longo de 30 anos foram colocados em órbitas dezenas de veículos deste tipo que são baseados no mesmo modelo das cápsulas tripuladas Soyuz e que têm vindo a sofrer alterações e melhorias desde então.

O cargueiro 11F615A60 n.º 427 foi o 143º cargueiro russo a ser lançado. Destes, 43 foram do tipo Progress (incluindo o cargueiro Cosmos 1669), 68 do tipo Progress M (incluindo o Progress M-SO1), 11 do tipo Progress M1 e 23 do tipo Progress M-M. Os Progress 1 a 12 serviram a estação orbital Salyut-6; os Progress 13 a 24 e o Cosmos 1669 serviram a estação orbital Salyut-7; os Progress 25 a 42, Progress M a M-43 e Progress M1-1, M1-2 e M1-5 serviram a estação orbital Mir. O cargueiro Progress M-SO1 também foi utilizado para transportar carga para a ISS ao mesmo tempo que servia para adicionar o módulo Pirs.

O veículo Progress M-M é uma versão modificada do modelo 11F615A55 (11Ф615A55) com um novo computador TsVM-101 no lugar do velho computador Árgon-16 e com um novo sistema compacto digital de telemetria MBITS no lugar do velho sistema de telemetria analógico. Estas alterações permitem um sistema de controlo mais rápido e eficiente, ao mesmo tempo que permitem uma redução de 75 kg na massa total do sistema de aviónicos. A estrutura do novo sistema de controlo, a arquitectura do software utilizado e das suas capacidades, bom como a sua natureza modular, permite um ajustamento mais fácil a novos sensores.

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Tal como os outros tipos de cargueiros, o Progress M-M é constituído por três módulos: Módulo de Carga (Грузовой отсек) – GO “Gruzovoi Otsek” com um comprimento de 3,0 metros, um diâmetro de 2,3 metros e um peso de 2.520 kg, está equipado com um sistema de acoplagem e com duas antenas tipo Kurs; Módulo de Reabastecimento (Отсек компонентов дозаправки) – OKD “Otsek Komponentov Dozapravki” com um comprimento de 2,2 metros, um diâmetro de 2,2 metros e um peso de 1.980 kg, sendo destinado ao transporte de combustível para as estações espaciais; Módulo de Serviço (Приборно-агрегатный отсек) – PAO “Priborno-Agregatniy Otsek“ com um comprimento de 2,3 metros, um diâmetro de 2,1 metros e um peso de 2.950 kg, contém os motores do veículo tanto para propulsão como para manobras orbitais.
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Esta alteração aconteceu devido ao facto que, tal como aconteceu com os foguetões 8K82K Proton-K, os sistemas de controlo analógicos utilizados nos foguetões 11A511U Soyuz-U e 11A511U-FG Soyuz-FG são fabricados na Ucrânia. Como a agência espacial russa Roscosmos e o Ministério da Defesa Russo não querem depender de um fabricante estrangeiro, torna-se necessário proceder a esta alteração nos lançadores pois os novos sistemas de controlo e telemetria são fabricados na Rússia.

11A511U Soyuz-U

O foguetão 11A511U Soyuz-U (11A511У Союз-У) é a versão do lançador 11A511 Soyuz, mais utilizada pela Rússia para colocar em órbita os mais variados tipos de satélites. Pertencente à família do R-7, o Soyuz-U também tem as designações SS-6 Sapwood (NATO), SL-4 (departamento de Defesa dos Estados Unidos), A-2 (Designação Sheldom). O Soyuz-U é fabricado pelo Centro Espacial Estatal Progress de Produção e Pesquisa em Foguetões (TsSKB Progress) em Samara, sobre contrato com a agência espacial russa.

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Soyuz-UO foguetão 11A511U Soyuz-U com o cargueiro Progress M-M tem um peso de 313.000 kg no lançamento, pesando aproximadamente 297.000 kg sem a sua carga. Sem combustível o veículo atinge os 26.500 kg (contando com a ogiva de protecção da carga). O foguetão tem uma altura máxima de 36,5 metros (sem o módulo orbital). É capaz de colocar uma carga de 6.855 kg numa órbita média a 220 km de altitude e com uma inclinação de 51,6º em relação ao equador terrestre. No total desenvolve uma força de 410.464 kgf no lançamento, tendo uma massa total de 297.400 kg. O seu comprimento atinge os 51,1 metros e a sua envergadura com os quatro propulsores laterais é de 10,3 metros.

O módulo orbital (onde está localizada a carga a transportar) pode ter uma altura entre os 7,31 metros e os 10,14 metros dependendo da carga. O diâmetro máximo da sua secção cilíndrica varia entre os 2,7 metros e os 3,3 metros (dependendo da carga a transportar). O foguetão possui um sistema de controlo analógico e tem uma precisão na inserção orbital de 10 km em respeito à altitude, 6 segundos em respeito ao período orbital e de 2’ no que diz respeito ao ângulo de inclinação orbital. É um veículo de três estágios, sendo o primeiro estágio constituído por quatro propulsores laterais a combustível líquido designados Blok B, V, G e D. Cada propulsor tem um peso de 43.400 kg, pesando 3800 kg sem combustível. O seu comprimento máximo é de 19,8 metros e a sua envergadura é de 3,82 metros. O tanque de propolente (querosene e oxigénio) tem um diâmetro de 2,68 metros. Cada propulsor tem como componentes auxiliares as unidades de actuação das turbo-bombas (peróxido de hidrogénio) e os componentes auxiliares de pressurização dos tanques de propolente (nitrogénio).

Cada propulsor tem um motor RD-117 e o tempo de queima é de cerca de 118 s. O RD-117 desenvolve 101.130 kgf no vácuo durante 118 s. O seu Ies é de 314 s e o Ies-nm é de 257 s, sendo o Tq de 118 s. Cada motor tem um peso de 1.200 kg, um diâmetro de 1,4 metros e um comprimento de 2,9 metros. Têm quatro câmaras de combustão que desenvolvem uma pressão no interior de 58,50 bar. Este motor foi desenhado por Valentin Glushko.

O Blok A constitui o corpo principal do lançador e é o segundo estágio, estando equipado com um motor RD-118. Tendo um peso bruto de 99500 kg, este estágio pesa 6.550 kg sem combustível e é capaz de desenvolver 99.700 kgf no vácuo. Tem um Ies de 315 s e um Tq de 280s. Como propolentes usa o LOX e o querosene (capazes de desenvolver um Isp-nm de 248 s). O Blok A tem um comprimento de 27,1 metros e um diâmetro de 2,95 metros. O diâmetro máximo dos tanques de propolente é de 2,66 metros.

Este estágio tem como componentes auxiliares as unidades de actuação das turbo-bombas (peróxido de hidrogénio) e os componentes auxiliares de pressurização dos tanques de propolente (nitrogénio). O motor RD-118 foi desenhado por Valentin Glushko nos anos 60. É capaz de desenvolver uma força de 101.632 kgf no vácuo, tendo um Ies de 315 s e um Ies-nm de 248 s. O seu tempo de queima é de 286 s. O peso do motor é de 1.400 kg, tendo um diâmetro de 1,4 metros, um comprimento de 2,9 metros. As suas quatro câmaras de combustão desenvolvem uma pressão de 51,00 bar.

O terceiro e último estágio do lançador é o Blok I equipado com um motor RD-0110. Tem um peso bruto de 25.300 kg e sem combustível pesa 2.710 kg. É capaz de desenvolver 30.400 kgf e o seu Ies é de 330 s, tendo um tempo de queima de 230 s. Tem um comprimento de 6,7 metros (podendo atingir os 9,4 metros dependendo da carga a transportar) e um diâmetro de 2,66 metros (com uma envergadura de 2,95 metros), utilizando como propolentes o LOX e o querosene. O motor RD-0110, também designado RD-461, foi desenhado por Semyon Ariyevich Kosberg. Tem um peso de 408 kg e possui quatro câmaras de combustão que desenvolvem uma pressão de 68,20 bar. No vácuo desenvolve uma força de 30.380 kgf, tendo um Ies de 326 s e um tempo de queima de 250 s. Tem um diâmetro de 2,2 metros e um comprimento de 1,6 metros.

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Preparação e lançamento

Tanto os componentes do foguetão lançador como o veículo de carga, são transportados para o Cosmódromo de Baikonur via caminhos-de-ferro até à estação de Tyura-Tam. Aqui, e por se encontrar em território do Cazaquistão, são executados os devidos procedimentos alfandegários com a respectiva vistoria dos vagões. Depois das necessárias verificações alfandegárias, os comboios são transferidos para a rede de caminho-de-ferro do Cosmódromo de Baikonur e transportado para as instalações do edifício de integração e montagem da Área 112 (para o caso do foguetão lançador quando lançado desde o Complexo de Lançamento LC1 ‘17P32-5’) ou para a Área 31 (MIK-40 para o caso do foguetão lançador quando lançado desde o Complexo de Lançamento LC31 ‘17P32-6’) e para a Área 254 (para o caso dos veículos de carga ou tripulados) onde são preparados para o lançamento. Após a chegada ao cosmódromo do Progress M-23M foram realizados os testes integrados e autónomos do veículo, além de se proceder à inspecção dos sistemas de rádio. Tendo chegado a Baikonur a 1 de Outubro de 2013, o veículo foi depois colocado em armazenamento durante várias semanas. Mais tarde, o Progress M-23M seria submetido a testes no interior da câmara de vácuo 17T523M.

Terminados os testes para a verificação de fugas, e assim atestando-se a integridade da estrutura do veículo, este foi preparado para ser abastecido e a 25 de Março teve lugar uma reunião da Comissão de Gestão Técnica que decidiu proceder com o abastecimento do Progress M-23M que foi transportado para a estação de abastecimento no dia seguinte. Os propolentes e os gases de pressurização abastecidos seriam utilizados para as manobras orbitais e para as manobras de aproximação e acoplagem com a ISS. No dia 31 de Março, e já devidamente abastecido, o veículo era transportado de volta para as instalações de integração e testes MIK-254. No dia 2 de Abril o veículo era acoplado ao compartimento de transferência 11S517A2. Este compartimento é um bloco cilíndrico que permite a união entre a carga a ser colocada em órbita e o último estágio do foguetão lançador, neste caso o Blok-I, bem como serve de suporte para as duas metades da carenagem de protecção da carga. No dia 3 de Abril era levada a cabo uma inspecção por parte dos especialistas da Corporação RKK Energia ‘Sergei Korolev’, sendo depois colocado no interior da carenagem de protecção, constituindo assim o Módulo Orbital. No dia 4 de Abril este conjunto seria transportado para o edifício de integração e montagem do lançador MIK-112 e as operações de integração seriam levadas a cabo nos dias 5 e 6 de Abril.

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No dia 6 de Abril teria lugar mais uma reunião da Comissão de Gestão Técnica que avaliou os preparativos para o lançamento. No final dessa reunião foi tomada a decisão de se proceder ao transporte do lançador e da sua carga para a plataforma de lançamento. O transporte do foguetão 11A511U-PBV Soyuz-U (T15000-141) com o veículo de carga 11F615A60 n.º 427 para a Plataforma de Lançamento PU-5 do Complexo de Lançamento LC1 (17P32-5) teria lugar a 7 de Abril, iniciando-se dois dias de operações de preparação final para o lançamento. Como é tradição, o comboio abandonou as instalações do MIK da Área 112 às 0100UTC, a hora em que o foguetão de Yuri Gagarin começou a ser transportada para a plataforma de lançamento.

Com os preparativos finais e a contagem decrescente a decorrerem sem problemas, o lançamento do veículo de carga Progress M-23M teria lugar às 1526:28UTC do dia 9 de Abril. No lançamento a massa do Progress M-23M era de 7.280 kg. O esquema mostra as diferentes fases do lançamento.

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Segundo dados do Centro de Controlo de Korolev, TsUP (Tsentr Upravlenyia Poletom), o Progress M-23M ficava colocado numa órbita inicial com um perigeu a 193,00 km de altitude, apogeu a 245,00 km de altitude, inclinação orbital de 51,66º e período orbital de 88,59 minutos. Nesta altura os parâmetros orbitais da ISS eram: perigeu a 411,21 km, apogeu a 432,19 km, inclinação orbital de 51,66º e período orbital de 92,78 minutos.

Logo após entrar em órbita terrestre, dá-se a abertura dos dois painéis solares bem como dos dispositivos de comunicações e da instrumentação necessária para as manobras de aproximação e acoplagem com a ISS.

O Progress M-23M iniciava então uma perseguição à estação espacial internacional, realizando uma série de manobras orbitais para aproximar a sua órbita à órbita da ISS. A primeira manobra orbital tem lugar durante a 1ª órbita às 1612:12UTC com os motores do veículo a serem accionados durante 88,8 segundos e proporcionando uma alteração de velocidade de 35,49 m/s. Após esta manobra o veículo ficou colocado numa órbita com um perigeu a 233,4km, apogeu a 313,9 km, inclinação orbital de 51,63º e período orbital de 89,81 minutos. A segunda manobra orbital tem lugar na 2ª órbita às 1655:05UTC com os motores do veículo a serem accionados durante 75,6 segundos e proporcionando uma alteração de velocidade 30,50 m/s. Após esta manobra o Progress M-23M ficou colocado numa órbita com um perigeu a 312,4 km, apogeu a 346,6 km, inclinação orbital de 51,64º e período orbital de 90,88 minutos. Estas duas manobras formam uma órbita de faseamento para posterior encontro com a ISS.

Após a realização da segunda correcção orbital, o computador de bordo TsVM-101 recebe os novos parâmetros orbitais enviados pelo Centro de Controlo de Voo TsUP. O computador realiza então as correcções que devem ser implementadas. A 3ª manobra orbital tem lugar às 1730:15UTC. Desta vez os motores do veículo são accionados durante 18,3 segundos e proporcionaram um impulso de 7,00 m/s. Após esta manobra o veículo de carga ficou colocado numa órbita com um perigeu a 324,9 km, apogeu a 357,9 km, inclinação orbital de 51,67º e período orbital de 91,13 minutos. A 4ª manobra orbital tem lugar às 1800:40UTC com os motores do veículo a serem accionados durante 18,3 segundos e proporcionaram um impulso de 7,00 m/s. Após esta manobra o veículo de carga ficou colocado numa órbita com um perigeu a 345,1 km, apogeu a 359,5 km, inclinação orbital de 51,64º e período orbital de 91,37 minutos.

Estatísticas

– Lançamento orbital: 5352

– Lançamento orbital com sucesso: 5005

– Lançamento orbital Rússia: 3129

– Lançamento orbital Rússia com sucesso: 2977

– Lançamento orbital desde Baikonur: 1420

– Lançamento orbital desde Baikonur com sucesso: 1337

A seguinte tabela mostra os totais de lançamentos executados este ano em relação aos previstos para cada polígono à data deste lançamento: 1ª coluna – lançamentos efectuados; 2ª coluna – lançamentos previstos à data; 3ª coluna – satélites colocados em órbita:

Baikonur – 5 / 31 / 7

Plesetsk – 1 / 12 / 1

Dombarovskiy – 0 / 4 / 0

Cabo Canaveral AFS – 3 / 23 / 3

Wallops Island MARS – 1 / 3 / 34

Vandenberg AFB – 1 / 3 / 1

Kauai TF – 0 / 1 / 0

Jiuquan – 1 / 2* / 1

Xichang – 0 / 5* / 0

Taiyuan – 0 / 3* / 0

Tanegashima – 1 / 5 / 8

Kourou – 3 / 14 / 5

Satish Dawan, SHAR – 2 / 5 / 2

Odyssey – 0 / 1 / 0

* Valores não precisos

Dos lançamentos bem sucedidos levados a cabo 33,3% foram realizados pela Rússia; 27,8% pelos Estados Unidos (incluindo ULA, SpaceX e Orbital SC); 5,6% pela China; 16,7% pela Arianespace; 5,6% pelo Japão e 11,1 % pela Índia.

Os próximos cinco lançamentos orbitais previstos são (horas UTC):

10 Abr (1745:00) – Atlas-V/541 (AV-045) – Cabo Canaveral AFS, SLC-41 – NROL-67

14 Abr (2059:00) – Falcon-9 v1.1 – Cabo Canaveral AFS, SLC-40 – Dragon SpX-3 (CRS3); All-Star-THEIA; KickSat-1 (com 104 Sprites); SporeSat; TSAT (TestSat-Lite); PhoneSat-2.5

16 Abr (1620:00) – 11A511U Soyuz-U (143) – Baikonur, LC31 PU-6 – EgiptSat-2

26 Abr (0135:14) – Vega (VV03) – CSG Kourou, ZLV – KazEOSat-2 (DZZ-HR/HRES)

28 Abr (0425:00) – 8K82KM Proton-M/Briz-M (93546/99548) – Baikonur, LC81 PU-24 – Luch-5V; Kazsat-3

Imagens: Roscosmos

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