GovSat-1 em órbita pela SpaceX



A empresa Norte-americana, SpaceX, levou a cabo com sucesso o lançamento de mais um satélite de comunicações. O lançamento do satélite GovSat-1 (SES-16) teve lugar às 2125UTC do dia 31 de Janeiro de 2018 e foi levado a cabo pelo foguetão Falcon-9-049 reutilizando o primeiro estágio 1032 (1032.2) que nesta missão não foi recuperado. A missão foi lançada a partir o Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral AFS, Florida, após um adiamento de 24 horas devido a um problema técnico com um sensor no segundo estágio do lançador.

Apesar de não estar programada a recuperação do estágio 1032.2, este acabaria por resistir a uma amaragem propulsionada como teve como objectivo testar uma descida utilizando três motores, suavizando assim a velocidade de aterragem. A SpaceX irá tentar rebocar o estágio para terra utilizando o navio Go Quest.

O GovSat-1 foi desenvolvido pela Orbital ATK para a LuxGovSat, uma cooperação entre a ESA e o Luxemburgo para o fornecimento de comunicações governamentais e militares. Com uma massa de cerca de 4.500 kg e baseado na plataforma GEOStar-3, o satélite está equipado com repetidores de banda-X e repetidores de banda-Ka militares.

O satélite tem uma vida operacional de 15 anos e estará estacionado na órbita geossíncrona a 21.5º de longitude Este.

Para as suas manobras orbitais, o GovSat-1 está equipado com um motor IHI BT-4 e quatro propulsores iónicos XR-5 Hall Current Thrusters.

O satélite utiliza frequências exclusivamente dedicadas a comunicações militares (banda-X e banda-Ka militar) para fornecer os denominados ‘spot beams‘ de alta potência e totalmente direccionáveis para várias missões especificamente governamentais. O satélite irá cobrir a Europa, o Médio Oriente e a África.

Um ‘spot beam‘ é um sinal de satélite especialmente concentrado em potência, isto é, enviado por uma antena de alto ganho para que cubra uma área geograficamente limitada e são utilizados para que somente as estações terrestres de recepção numa área particular de recepção os possam receber.

O governo Luxemburguês adquiriu uma grande quantidade de capacidade de transmissão no satélite em apoio das suas obrigações no âmbito da Organização do Tratado do Atlântico Norte. A restante capacidade do satélite será disponibilizada para clientes governamentais e institucionais.

O GovSat-1 (SES-16) está equipado com um porto de acoplagem especial que no futuro irá permitir a junção de uma outra carga em órbita. Este porto de acoplagem será a estrutura de suporte para uma carga ainda não identificada que será lançada num futuro satélite SES e que será posteriormente separada na vizinhança do satélite. Esta carga terá uma massa de 200 kg e uma potência de 500 watts. Após se separar do satélite mãe, a carga irá se deslocar até junto do SES-16 e irá acoplar com este.

Lançamento

A janela de lançamento para esta missão estava activa entre as 2125UTC e as 2346UTC do dia 30 de Janeiro, havendo uma janela de lançamento suplente definida entre as 2125UTC e as 2346UTC do dia 31 de Janeiro, que acabou por ser utilizada. Uma terceira janela de lançamento estaria disponível a 1 de Fevereiro no mesmo período temporal.

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. O Director de Voo consulta os controladores a T-1h 13m, determinando assim se tudo está pronto para o início do abastecimento dos propelentes. O processo de abastecimento de RP-1 inicia-se a T-1h 10m, seguindo-se o início do abastecimento do oxigénio líquido (LOX) a T-35m.

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-7m. 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 dá-se início ao processo de pressurização dos tanques de propelente. O sistema de supressão sónica por água é activado na plataforma de lançamento a T-1m. 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 18s. O final da queima do primeiro estágio ocorre a T+2m 38s, dando-se dois segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio. O primeiro estágio 1032.2 havia sido anteriormente utilizado na missão NROL-76 levada a cabo a 1 de Maio de 2017. O segundo estágio entra em ignição a T+2m 41s. A ejecção das duas metades da carenagem de protecção ocorre a T+3m 44s. O final da primeira queima do segundo estágio ocorre a T+8m 35s, com a segunda queima a decorrer entre T+26m 40s e T+27m 48s. A separação do satélite SES-16/GovSat ocorre a T+32m 19s.

O navio Go Searcher, que partiu do Porto Canaveral para a zona de recuperação no Oceano Atlântico a 27 de Janeiro juntamente com o Go Quest, procedeu à monitorização dos testes de recuperação das duas metades da carenagem de protecção.

O Falcon-9

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.

Os últimos dez lançamentos do Falcon-9

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.

SES-9Falcon 6

SES-9Falcon 7

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.

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 5714

– Lançamento orbital SpaceX: 53 (0,93%)

– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral AFS: 741 (12,97%)

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

01 Fev (0207:18) – 14A14-1A Soyuz-2.1A/Fregat-M (N15000-002/122-03) – Kanopus-V n.º 3; Kanopus-V n.º 4; S-Net-1 a S-Net-4; Lemur-2 (x4)

02 Fev (0730:00) – CZ-2D Chang Zheng-2D – Jiuquan, LC43/94 – ZH-1 Zhangheng-1; Fengmaniu-1; Shaonian Xing; ÑuSat-4 ‘Ada’ (Aleph-1 4); ÑuSat-5 ‘Maryam’ (Aleph-1 5); GomX-4A (Ulloriaq); GomX-4B

03 Fev (0500:00) – SS-520-5 – Uchinoura – TRICOM-1R

06 Fev (1830:00) – Falcon Heavy-01 (B1023.2, B1025.2, B1033) – CE Kennedy, LC-39A – Tesla Roadster towards Mars

10 Fev (1422:00) – Falcon-9 – Vandenberg AFB, SLC-4E – PAZ; MicroSat-2a; MicroSat-2b

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