Rússia lança Sentinel-5P para a ESA



A Eurokot, uma empresa Russa que comercializa o foguetão Rokot/Briz-KM, levou a cabo o lançamento do satélite Europeu Sentinel-5P.

O lançamento teve lugar às 0927UTC do dia 13 de Outubro de 2017 a partir do Complexo de Lançamento LC133/3 do Cosmódromo GIK-1 Plesetsk, Arkhangelsk. Todas as fases do lançamento decorreram como previsto e o Sentinel-5P foi colocado numa órbita com um perigeu a 413 km de altitude, apogeu a 767 km de altitude, inclinação orbital de 98,75º e período orbital de 96,48 minutos.

O Sentinel-5P (ou Sentinel-5 Precursor), é um pequeno satélite científico que irá contribuir para o programa Europeu Copernicus que é dedicado às Ciências da Terra e observação. O Sentinel-5P terá o seu foco na atmosfera do nosso planeta, detectando e monitorizando vários gases na troposfera, a parte mais baixa da atmosfera terrestre. O satélite irá servir de um complemento ás capacidades do satélite Envisat que cessou as suas operações em 2012 e antes do lançamento de uma nova geração de instrumentos em princípios da próxima década.

O programa Copernicus, anteriormente designado Global Monitoring for Environment and Safety (GMES), é um projecto ambicioso que está a ser levado a cabo entre a Comissão Europeia e a Agência Espacial Europeia para colocar em órbita uma frota de satélites e instrumentos que irão obter dados sobre a Terra e o seu ambiente. A Comissão Europeia gere o projecto, enquanto que a ESA é responsável pela sua componente espacial – que está a ser executada através de uma série de missões Sentinel. Estas missões são compostas por seis diferentes tipos de satélites ou instrumentos, cada um proporcionando diferentes perspectivas sobre um aspecto em particular da Terra.

Os satélites Sentinel-1 transportam radares SAR (Synthetic Aperture Radar) que fornecem imagens da superfície terrestre em qualquer condição meteorológica.

Os satélites Sentinel-2 transportam cargas ópticas multiespectrais de alta resolução para obterem imagens do planeta em vários comprimentos de onda.

Os satélites Sentinel-3 estudam os oceanos utilizando vários instrumentos, enquanto que os Sentinel-4 e Sentinel-5 serão cargas que serão transportadas a bordo da próxima geração de satélites que a EUMETSAT irá lançar no princípio da próxima década. Sentinel-4 será transportado a bordo dos satélites Meteosat Third Generation (MTG) que serão colocados em órbita geostacionária, enquanto que os Sentinel-5 irão operar em órbitas baixas a bordo dos satélites MetOp Second Generation (MetOp-SG).

Ambos irão monitorizar a composição da atmosfera com o intuito de detectar os gases potenciadores do efeito de estufa. Com os respectivos lançamentos ainda a muitos anos de distância, o Sentinal-5P irá restaurar a capacidade da ESA para obter dados de composição a diferentes comprimentos de onda que não tem sido capaz de monitorizar desde a avaria do Envisat.

O satélite Sentinel-6, também designado Jason Continuity of Service (Jason-CS), irá utilizar altimetria por radar para estudar as variações na altura da superfície dos oceanos. Sendo sucessores dos três satélites oceanográficos Jason, o Sentinel-6 deverão começar a ser lançados em 2020.

Ao contrário das futuras missões Sentinel-5, o Sentinel-5P é um satélite per si. Construído pela Airbus Defence and Space, o satélite é baseado na plataforma AstroBus-L 250M. Com uma massa de 820 kg no lançamento, o satélite deverá operar pelo menos durante sete anos. Os três painéis solares do satélite deverão fornecer 1.500 watts de energia, com um consumo médio de cerca de 430 watts.

O satélite está equipado com um sistema de propulsão PM-22 que lhe proporciona capacidades de manobrabilidade. O satélite é estabilizado nos seus três eixos espaciais, com um sistema de controlo orbital e de atitude que utiliza sensores estelares, receptores GPS, magnetómetros e um sensor terrestre para determinar a sua posição e orientação – enquanto que os giroscópios e magnetotorques fornecem controlo de atitude.

Os dados científicos serão recolhidos a bordo do satélite, através do subsistema Payload Handling and Transmission (PDHT) que tem uma capacidade de 480 gigabits (52,5 gigabytes) de armazenamento. Ao passar sobre uma estação terrestre, os dados serão transmitidos através de um transmissor de banda-X com um fluxo de 310 megabits por segundo. O satélite também transporta dois repetidores de banda-S para telemetria e controlo.

O Tropospheric Monitoring Instrument, ou Tropomi, é o único instrumento cientifico a bordo do Sentinel-5P. Sendo um espectrómetro de observação multiespectral, a ESA descreve-o como o instrumento mais avançado do seu género que foilançado até à data. O Tropomi opera em três diferentes bandas do espectro electromagnético: 270-500 nanometros, 675-775 nanometros e 2.305-2.385 nanometros. A primeira destas bandas cobre a parte do ultravioleta próximo e do extremo azul do espectro visível, enquanto que as outras bandas correspondem ao infravermelho – cobrindo o infravermelho próximo e as frequências de onda curta, respectivamente.

O Tropomi irá medir o espectro das luz que foi reflectida da atmosfera e da luz solar. Ao comparar estes espectros, irá permitir fazer sobressair as linhas de absorção, causadas por comprimentos de onda particulares da luz que está a ser absorvida por variados químicos na atmosfera. Diferentes químicos têm assinaturas únicas, e assim ao estudar quais destas linhas de absorção estão presentes, os cientistas serão capazes de identificar quais são os gases presentes na atmosfera.

Nos comprimentos de onda que o Tropomi irá observar, espera-se que seja capaz de detectar as linhas de absorção causadas pelo óxido de brómio, monóxido de carbono, dióxido de cloro, formaldeído, glioxal, óxido de iodo, metano, dióxido de enxofre, dióxido de azoto, oxigénio molecular e atómico, ozono, água – incluindo moléculas semi-pesadas com um único átomo de deutério – e alguns componentes de aerossóis. 

O foguetão Rokot/Briz-KM

RokotO foguetão 14A05 Rokot/Briz-KM é um lançador russo a três estágios de propulsão líquida totalmente operacional que é também comercialmente disponibilizado pala empresa Eurockot Launch Servives para lançamentos para a órbita terrestre baixa. A Eurockot Launch Servives é uma empresa germano-russa que foi especificamente formada para oferecer comercialmente o foguetão Rokot/Briz-KM. Os lançamentos realizados foram do âmbito comercial são levados a cabo com veículos fornecidos pela GKNPTs Khrunichev.

Este foguetão utiliza como os seus dois primeiros estágios o míssil balístico intercontinental RS-18 (SS-19 Stiletto). O RS-18, que foi originalmente desenvolvido como o míssil UR-100N, foi desenhado entre 1964 e 1975. Mais de 360 RS-18 foram fabricados durante os anos 70 e 80. O RS-18 fornece assim os dois primeiros estágios, sendo o Briz-KM o terceiro estágio deste lançador. Este estágio está equipado com um motor capaz de múltiplas queimas e consome propelentes líquidos.

O foguetão Rokot disponibilizado pela Eurockot é a versão comercial do lançador Rokot básico que foi lançado três vezes desde o Cosmódromo GIK-5 Baikonur. A versão comercial, o lançador Rokot com o estágio superior Briz-KM, é a única versão disponibilizada pela Eurockot.

A unidade propulsora que fornece os dois primeiros estágios para p foguetão Rokot provém dos mísseis RS-18 existentes e são acomodados dentro dos sistemas de transporte / armazenamento existentes. O terceiro estágio que fornece a capacidade orbital contém um sistema de controlo / orientação moderno e autónomo que controla os três estágios. Capacidade de múltiplas ignições por parte do terceiro estágio permite a implementação de vários esquemas de injecção de cargas.

Especificamente, o foguetão Rokot é composto por: a) uma unidade de propulsão RS-18 (fornecendo o primeiro e o segundo estágio); b) um sistema compósito superior. O sistema compósito superior é composto por: a) o estágio superior Briz-M; b) a carenagem; c) adaptador de carga ou sistema de carga múltipla; d) o veículo espacial.

O lançamento ocorre a partir do sistema de transporte / armazenamento erecto sobre o solo (os lançamentos a partir de silos são levados a cabo desde o mesmo contentor). O lançador encontra-se fisicamente apoiado num anel no fundo do contentor de lançamento. A ligação umbilical entre o lançador e o contentor de lançamento é separado mecanicamente no lançamento. Durante o lançamento, o foguetão é orientado por dois carris de guia no interior do contentor de lançamento. O contentor é utilizado uma única vez. O contentor protege a plataforma de lançamento dos escapes e chamas provenientes do motor, e garante que a temperatura correcta e níveis de humidade são mantidos dentro dos limites durante o armazenamento e operações.

O primeiro estágio do foguetão Rokot tem um diâmetro externo de 2,5 metros e um comprimento de 17,2 metros. O corpo principal do estágio contém os tanques de N2O4 e UDMH separados por um anteparo comum. A pressurização dos tanques é conseguida ao se utilizar um sistema de gás quente. O sistema de propulsão é composto por quatro motores em suspensão cardan, de ciclo fechado e alimentados por turbo-bombas com a designação RD-0233/RD-0234. O primeiro estágio contém quatro retro-motores sólidos para a separação entre o primeiro e segundo estágios.

O segundo estágio do foguetão Rokot tem um diâmetro exRodnik-S_2014-05-24_12-48-58terno de 2,5 metros e um comprimento de 3,9 metros. Contém um motor fixo de ciclo fechado alimentado a turbo-bomba designado RD-0235 e motores vernier RD-0236 para controlo direccional. A separação entre o primeiro e o segundo estágio é uma separação ‘a quente’ devido ao facto de que os motores vernier são accionados mesmo antes da separação. Os gases da exaustão são divergidos por escotilhas especiais no primeiro estágio. Após a separação, o primeiro estágio é ‘travado’ por retro-foguetões, depois o motor do segundo estágio entra em ignição. Tal como o primeiro estágio, contém um anteparo comum e um sistema de pressurização a gás quente. Cada motor RD-0236 contém uma turbo-bomba e quão câmaras de combustão (cada uma pode ser direccionada numa direcção).

O estágio Briz-M que foi adoptado como a versão Rodnik-S_2014-05-24_12-49-07standard do terceiro estágio para a versão comercial do foguetão Rokot, deriva do estágio original Briz-M utilizado durante os três primeiros voos do Rokot. O estágio é composto por três compartimentos principais que incluem o compartimento de propulsão, o compartimento de equipamento (hermeticamente selado) e o compartimento interestágio. De forma a acomodar que satélites de maiores dimensões sejam acomodados e para reduzir as cargas dinâmicas, foram introduzidas alterações estruturais ao estágio Briz-K. A estrutura da secção de equipamento do estágio Briz-K original foi alargada e aplanada ao se fazer uma redistribuição do equipamento de controlo.

Rodnik-S_2014-05-24_12-49-14O novo compartimento de equipamento pode também actuar como um sistema de carga múltipla permitindo assim que vários satélites sejam colocados em órbita no mesmo lançamento. Adicionalmente, o compartimento foi reforçado com a introdução de novas paredes de reforço para proporcionar uma rigidez estrutural adequada. Além disso, o estágio superior Briz-KM já não se encontra fixo ao lançador na sua base mas encontra-se suspenso no interior do compartimento de transição alongado. Este compartimento é uma estrutura de suporte que fornece uma interface mecânica na unidade de propulsão e acomoda o sistema de separação do Briz-KM.

Rodnik-S_2014-05-24_12-49-24Consequentemente, a carenagem está agora fixada directamente ao compartimento de equipamento. Podem assim ser acomodadas uma grande variedade de configurações de carga, variando de lançamentos de um único satélite a vários veículos, posicionados num único nível ou em dois ou mais níveis utilizando um sistema de transporte indicado.

O compartimento de equipamento do Briz-KM contém: um sistema de telemetria incluindo transmissores e antenas. (o Briz-KM também contém gravadores para uma capacidade de arquivo e transmissão de telemetria); sistemas de orientação, navegação e controlo para todos os estágios de voo e manobras antes e após a separação da carga. (contém um sistema de orientação inercial baseado numa giro-plataforma de três eixos num computador de bordo. O Sistema de Controlo possuí três canais independentes com votação por maioria e é totalmente autónomo em relação em controlo no solo); Sistema de detecção com antenas de recepção / transmissão.

O Briz-KM pode também ser equipado com até três baterias Ag/Zn que podem fornecer tanto o Briz-KM como os sistemas das cargas. O compartimento de propulsão consiste no compartimento de combustível e motores de propulsão incluindo o equipamento associado.

O compartimento de propulsão do Briz-KM incluindo os tanques de combustível e os sistemas de propulsão foi obtido sem qualquer alteração a partir da configuração do Briz-K. Os tanques de combustível consistem num tanque de combustível de baixa pressão (UDMH) e um tanque de oxidante (N2O4) separados por um anteparo comum. O tanque inferior de oxidante rodeia do motor principal de 20 kN. Cada tanque contém equipamento tal como deflectores, condutas de alimentação e dispositivos de controlo de ulagem para facilitar as reignições do motor principal durante as fases de imponderabilidade.

Os sistemas de propulsão do Briz-KM incluem um motor principal, motores vernier e de controlo de atitude que estão localizados na base do compartimento de propulsão juntamente com condutas de alimentação e tanques esféricos de azoto. Os 12 motores de controlo de atitude de 16 N controlam as manobras do Briz-KM. Os quatro motores vernier de 400 N que estão localizados na base do Briz-KM são utilizados para a colocação do propolente antes da reignição do estágio e para manobras orbitais. O motor principal de 20 kN fornece o maior impulso para se atingir a órbita final. As características e extensa herança de voo de todos estes motores estão assinaladas nas duas tabelas ao lado.

Sem combustível o estágio Briz-KM tem uma massa de 1.600 kg. A massa total do oxidante (N2O4) é de 3.300 kg, enquanto que a massa de combustível (UDMH) é de 1.665 kg.

A carenagem utilizada no Rokot foi especialmente desenhada para a versão comercial do lançador e tem por base a tecnologia utilizada noutros programas da empresa Khrunichev. A carenagem é montada no topo da secção de equipamento do terceiro estágio. A separação da carenagem e a sua ejecção são conseguidas através de mecanismos de separação que seguram as suas duas metades ao longo de uma linha vertical através de um sistema pirotécnico localizado no nariz da carenagem. Imediatamente após este evento, vários piro-parafusos na linha de separação horizontal da carenagem são accionados e as duas metades são então libertadas para serem separadas por meio de molas. As duas metades rodam em ganchos localizados nas bases e são subsequentemente ejectadas.

O desenho conceptual é baseado no desenho da carenagem utilizada nos foguetões 8K82KM Proton-M comerciais. A carenagem é fabricada a partir de uma fina camada de compósito de fibra de carbono com uma estrutura em favos de mel em alumínio. A Khrunichev tem vindo a utilizar a fibra de carbono para as carenagens desde 1985. São especialmente úteis para a absorção de ruído acústico. O sistema de separação da carenagem tem uma excelente herança no seu desenho. Os seus mecanismos têm sido extensivamente testados no solo e utilizados em vários programas.

O contentor de transporte e lançamento (CTL) fornece as seguintes funções de armazenamento da unidade de propulsão em condições climáticas controláveis; transporte da unidade de propulsão (primeiro e segundo estágio); erecção do lançador na plataforma de lançamento; preparação pré-lançamento do lançador e protecção ambiental; e lançamento. Por seu lado, o CTL consiste de: um contentor cilíndrico; uma extensão para o terceiro estágio / carga; guias internos; e sistemas para abastecimento, pressurização; controlo térmico e apoio eléctrico.

O sistema de lançamento Rokot tem a longa história de voos com um registo excelente. Para manter esse registo impressionante, que inclui um registo de 80 lançamentos desde 1983 sem qualquer falha para o lançador Rokot (RS18), a Eurockot manteve propositadamente o maior número possível de características na sua versão comercial em relação à versão militar.

A versão original, o Rokot-K (com o estágio Briz-K) foi lançada com sucesso três vezes a partir de um silo desde o Cosmódromo GIK-5 Baikonur. No entanto, esta versão não podia servir o mercado anunciado pela Eurockot para as inclinações altas ou polares. Além do mais, a configuração do Rokot-K não permitia o lançamento de grandes cargas para órbitas terrestres baixas.

Assim, para proporcionar operações comerciais do lançador Rokot para o mercado referido, a Eurockot procedeu a modificações ao lançador Rokot-K e abriu uma nova base de lançamento no Cosmódromo GIK-1 Plesetsk. Para manter a herança do Rokot-K e do RS-18 lançado desde silos e de contentores móveis, é utilizado um sistema idêntico para lançamentos acima do solo em Plesetsk. De forma similar, não se procederam a grandes modificações nos sistemas aviónicos / controlo para o sistema Rokot/Briz-KM. Somente foram levadas a cabo alterações estruturais ao sistema compósito superior. Todas as modificações foram submetidas a um extensivo programa de qualificação antes dos primeiros lançamentos.

Os primeiros lançamentos do Rokot tiveram lugar com a configuração Rokot-K e foram lançados com uma pequena carenagem desde um silo no Cosmódromo GIK-5 Baikonur. Os dois primeiros lançamentos tiveram lugar a 20 de Novembro de 1990 e 20 de Dezembro de 1991. Durante estes voos foram levadas a cabo experiências geofísicas. Nestes voos, após o final da queima dos dois estágios, foi levada a cabo com sucesso a separação do estágio superior Briz, realizando-se um voo sub-orbital controlado e estabilizado, atingindo-se uma altitude máxima de 900 km a uma inclinação de 65º. Foi nesta fase do voo que foram levadas a cabo as experiências.

Várias reignições do motor principal do estágio superior foram levadas a cabo nestes voos. Os primeiros lançamentos permitiram o ensaio da eficiência de todos os sistemas e equipamentos do veículo de lançamento, estimando-se a performance da dinâmica do estágio superior em condições de ausência de peso durante as múltiplas reignições da unidade de propulsão, e procedeu-se á aquisição de dados a nível de choques, cargas vibracionais e acústicas.

O terceiro lançamento do Rokot foi levado a cabo com sucesso a 26 de Dezembro de 1994. Em resultado deste lançamento o satélite de radioamador Rádio-ROSTO com uma massa de cerca de 100 kg foi colocado numa órbita circular baixa com uma altitude de 1.900 km e uma inclinação de 65º. Várias reignições do estágio superior também foram levadas a cabo neste voo.

Os cinco lançamentos seguintes foram levados a cabo sob os auspícios da Eurockot, usando a versão comercial Rokot/Briz-KM e foram todos bem sucedidos. Os lançamentos foram levados a cabo desde a plataforma da Eurockot em Plesetsk. O primeiro lançamento a ser levado a cabo sob a gestão da Eurockot foi o Commercial Demonstration Flight (CDF) que colocou em órbita dois satélites simulados, o SIMSAT-1 e o SIMSAT-2.

Esta missão CDF permitiu que a Eurockot atingisse os objectivos de: alcance da prontidão operacional das operações comerciais em Plesetsk; verificação em voo da configuração Rokot/Briz-KM; injecção orbital de dois satélites simulados (SIMSAT-1 e SIMSAT-2) numa órbita com uma altitude de 547 km e uma inclinação de 86,4º; teste e verificação das instalações técnicas, plataforma de lançamento, sistema de abastecimento, operações, equipamento de suporte eléctrico no solo, e sistema de medição de dados, registo e processamento; medição e avaliação do ambiente da carga durante o voo e confirmação dos dados existentes no Guia do Usuário; e demonstração da fiabilidade inerente dos sistemas do veículo lançador Rokot.

As unidades de propulsão RS-18 utilizadas pela Eurockot para o foguetão lançador Rokot são mísseis balísticos intercontinentais que foram atribuídos para a Eurockot pelo governo russo. Os RS-18 recebidos pela Khrunichev são submetidos a um programa de revalidação antes de serem utilizados como lançador espaciais. De forma geral este procedimento envolve: Após a retirada do combustível, os RS-18 são removidos dos seus silos para armazenamento; Os RS-18 são armazenados em condições climática controladas num estado inactivo no interior dos seus contentores de transporte até ao início dos preparativos para o lançamento (a atmosfera no interior dos contentores é climaticamente controlada utilizando-se azoto seco); Verificações constantes de controlo de qualidade dos RS-18 através de programas regulares de testes que envolve a sujeição de partes a testes de voo, testes dos motores «a quente» e análise física destrutiva incluindo testes metalúrgicos, bem como testes funcionais das unidades de propulsão armazenadas.

Dados Estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 5678

– Lançamento orbital Rússia: 3212

– Lançamento orbital desde GIK-1 Plesetsk: 1617

Dos lançamentos bem sucedidos levados a cabo em 2017: 11,1% foram realizados pelos Estados Unidos (incluindo ULA – 87,5% (6) e Orbital ATK – 12,5% (1)); 14,3% (9) pela China; 22,2% (14) pela Rússia; 14,3% (9) pela Arianespace; 6,3% (4) pela Índia; 7,9% (5) pelo Japão e 23,8% (15) pela SpaceX.

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

14 Out (0730:00) – Atlas-V/421 (AV-075) – Cabo Canaveral AFS, SLC-41 – NROL-52 (SDS-4)

12 Out (0846:53) – 14A14-1A Soyuz-2-1A U15000-029) – Baikonur, LC31 PU-6 – Progress MS-07; Iskra-5

17 Out (2137:00) – Minotaur-C XL (3210) – Vandenberg AFB, SLC-576E – SkySat-8, SkySat-9, SkySat-10, SkySat-11, SkySat-12, SkySat-13, Flock-3m (1), Flock-3m (2), Flock-3m (3), Flock-3m (4)

20 Out (????:??) – Electron – Máhia, LC-1 – Still Testing; Flock-w (1); Flock-w (2); Lemur-2; Lemur-2

25 Out (????:??) – Soyuz-2-1? – GIK-1 Plesetsk, LC43/? – ????

30 Out (1934:00) – Falcon-9 (B1042) – Cabo Canaveral AFS, SLC-40 – KoreaSat-5A/Mugungwha-5A

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