SpaceX lança satélite DSCOVR para a NOAA



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A empresa Norte-americana SpaceX levou a cabo o seu segundo lançamento orbital em 2015 ao colocar em órbita o satélite DSCOVR para a agência meteorológica NOAA. O lançamento ocorreu às 2303:32,287UTC do dia 11 de Fevereiro de 2015 e foi levado a cabo pelo foguetão Falcon-9 v1.1 (F1-15) a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral AFS.

O lançamento teve lugar após vários adiamentos devido às más condições meteorológicas, mas desta vez tudo correu como previsto e o satélite foi colocado a caminho da sua órbita operacional, com a separação do satélite a ter lugar às 2340UTC. Para este lançamento estava disponível uma janela de lançamento instantânea somente com 1 segundo de duração.

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Lançamento

Após abandonar a plataforma de lançamento, o foguetão Falcon-9 v1.1 iniciou um breve voo vertical manobrando de seguida para o respectivo azimute de voo. A T+1m 13s o veículo atingia a velocidade do som e a T+1m 23s atingia a fase MaxQ, ou de máxima pressão dinâmica sobre a sua estrutura. O final da queima do primeiro estágio ocorre a T+2m 44s, com a separação entre o primeiro e o segundo estágio a ter lugar a T+2m 48s. A ignição do segundo estágio ocorre a T+2m 55s.

A separação das duas metades da carenagem de protecção, agora desnecessárias e representando um peso extra para o lançador, ocorria a T+3m 36s. O final da primeira queima do segundo estágio ocorre a T+8m 44s. Entretanto, o primeiro estágio havia iniciado o seu voo de regresso à Terra fazendo uma tentativa de aterragem na plataforma ASDS a T+9m 0s.

A segundo ignição do segundo estágio inicia-se a T+30m 9s, terminando a T+31m 7s. O satélite DSCOVR separa-se a T+35m 8s.

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Esta nova missão seria também uma oportunidade para a SpaceX levar a cabo uma segunda tentativa para recuperar com sucesso o primeiro estágio do foguetão Falcon-9 v1.1 numa aterragem na plataforma ASDS localizada no Oceano Atlântico. A primeira tentativa, realizada após o lançamento da missão logística CRS-5 para a ISS, foi um esforço brilhante, mas terminou com o veículo a atingir lateralmente a plataforma, destruindo-se no processo. O principal problema que levou a este desfecho foi o facto de se ter perdido a estabilidade durante a queima de aterragem, devido aos estabilizadores terem esgotado o fluído hidráulico mesmo antes da aterragem. Para esta nova missão, o primeiro estágio foi abastecido com mais 50% de fluído para mitigar o problema, sendo no entanto um grande desafio para a empresa Norte-americana conseguir aterrar o veículo à segunda tentativa.

Porém, e devido às más condições registadas no Oceano Atlântico com uma ondulação de vários metros de altura, a SpaceX decidiu não tentar uma aterragem na plataforma flutuante. Em vez disso, decidiu proceder a um ensaio da aterragem, descendo nas águas do oceano e assim aproveitando para obter dados preciosos sobre o desempenho do primeiro estágio que não foi recuperado.

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Recentemente, Ellon Musk, Presidente da SpaceX, anunciou que a plataforma ASDS foi baptizada “Just Read The Instructions”, em tributo ao escritor de ficção-científica Iain M. Banks. A segunda plataforma ASDS será baptizada como “Of Course I Still Love You” e será utilizada nas operações na Costa Oeste, isto é, para os lançamentos a partir da base Aérea de Vandenberg, Calisfórnia.

O DSCOVR – um sentinela do Sol

O DSCOVR (Deep Space Climate Observatory) irá manter as observações do vento solar que são muito importantes para manter a precisão e o tempo de avanço nos alertas de tempo espacial emitidos pela NOAA. O satélite é uma parceria entre a NOAA, NASA e a Força Aérea dos Estados Unidos (USAF). O DSCOVR irá suceder ao Advanced Composition Explorer (ACE) que é actualmente o único satélite que fornece observações do vento solar em tempo real a partir do ponto Lagrange L1 do sistema Sol – Terra, e que ultrapassou em muito o seu tempo de vida útil.

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Formalmente conhecido como Triana, o DSCOVR foi originalmente concebido em finais dos anos 90 do século XX como uma missão de observação da Terra que iria fornecer uma visão quase contínua do planeta e medir o albedo completo da Terra. Essa missão, então proposta pelo Vice-presidente dos Estados Unidos Al Gore (daí o facto de por vezes o satélite ser conhecido como GoreSat), foi cancelada e o satélite colocado em armazenamento em 2001. A NOAA e a USAF reutilizaram o satélite em 2008, e no mesmo ano o Committee on Space Environmental Sensor Mitigation Options (CSESMO) determinou que o DSCOVR era a óptima solução para cumprir os requisitos sobre o tempo ambiental da NOAA e da USAF.

As aplicações do DSCOVR 

DSCOVR 01As observações do vento solar são a única fonte de dados para permitir um aviso antecipado de 15 a 60 minutos relativo à aproximação de tempestades geomagnéticas. Sem os alertas precisos e em tempo oportuno, o tempo espacial tem demonstrado um potencial para interferir em todos as infraestruturas, incluindo sistemas de transportes, redes de abastecimento de energia, telecomunicações e sistema GPS. A NOAA irá fornecer estes serviços críticos ao proporcionar avisos de tempestades geomagnéticas para apoiar industrias chave tais como os serviços comerciais de transportes aéreos, fornecimento de energia e industrias GPS.

A segurança nacional de muitos países e e o bem estar económico , que dependem de tecnologias avançadas, estão em risco significativo se não existir avisos antecipados de tempestades geomagnéticas iminentes. Os aviões que voam nas rotas polares incluem agora informação aos pilotos como parte integral dos preparativos de voo, informando sobre potenciais impactos nas comunicações e nos sistemas de navegação, além do potencial de exposição à radiação solar. Os fornecedores de serviços avançados irão estar atentos aos alertas e avisos da NOAA para assim proteger as vidas e garantir as operações fundamentais do dia-à-dia.

O DSCOVR transporta os seguintes instrumentos: Solar Wind Plasma Sensor (Faraday Cup) and Magnetometer (MAG) (PlasMag); National Institute of Standards and Technology Advanced Radiometer (NISTAR); Earth Polychromatic Imaging Camera (EPIC); Electron Spectrometer (ES); Pulse Height Analyzer (PHA).

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O PlasMag é um instrumento da NOAA que irá medir a velocidade do vento solar, e a magnitude e direcção do campo magnético do vento solar para fornecer avisos rápidos de tempestades geomagnéticas. O NISTAR foi desenvolvido pela NASA e irá medir a radiância total absoluta integrada ao longo da face iluminada da Terra para aplicações de ciências climáticas. Também desenvolvido pela NASA, a EPIC vai fornecer imagens do lado iluminado da Terra para aplicações científicas tais como ozono, aerossóis e nuvens. O espectrómetro de electrões ES (desenvolvido pela NASA) vai fornecer observações do vento solar com alta resolução temporal (<1 segundo). Finalmente, o PHA (desenvolvido pela NASA) vai fornecer medições em tempo real de eventos de partículas que podem influenciar os sistemas electrónicos do DSCOVR.

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O nome original do satélite, Triana, surge em honra de Rodrigo de Triana, o marinheiro de Cristóvão Colombo que avistou pela primeira vez o Novo Mundo em 1492.

No lançamento o DSCOVR tinha uma massa de 570 kg e as suas dimensões são 1,37 x 1,83 metros.

Falcon-9 v1.1

O foguetãfalcon9o Falcon-9 é 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.

De forma geral o Falcon-9 v1.1 tem 68,4 metros de comprimento, 3,7 metros de diâmetro e uma massa de 505.846 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 5.885 kN ao nível do mar mas atinge 6.672 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 180 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 801 kN e o seu tempo de queima é de 375 segundos.

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: 5434

– Lançamento orbital com sucesso: 5085

– Lançamento orbital SpaceX: 20

– Lançamento orbital SpaceX com sucesso: 17

– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral AFS: 700

– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral AFS com sucesso: 644

– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral AFS em 2015 com sucesso: 3

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.

A seguinte tabela mostra os totais de lançamentos executados este ano em relação aos previstos para cada polígono à data deste lançamento (os valores referentes ao lançamentos por parte da China não são precisos, bem como por parte da Arianespace).

Lançamentos stats 2015-007 001484

Dos lançamentos bem sucedidos levados a cabo: 12,5% foram realizados pela Rússia; 50,0% pelos Estados Unidos (incluindo ULA, SpaceX e Orbital SC); 0,0% pela China; 12,5% pela Arianespace; 12,5% pelo Japão, 0,0% pela Índia e 12,5% pelo Irão.

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

17 Fev (1100:17) – 11A511U Soyuz-U (142) – Baikonur, LC1 PU-5 – Progress M-26M (Прогресс М-26М)

21 Fev (?) (????:??) – 14A14-1B Soyuz-2-1A – Plesetsk, LC43/4 – Bars-M (?)

28 Fev (????:??) – Falcon-9 v1.1 – Cabo Canaveral AFS, SLC-40 – Eutelsat 115 West B (Satmex 7); ABS-3A

3 Mar (????:??) – 15A05 Rokot/Briz-KM (4929794554/72526) – GIK-1 Plesetsk, LC133/3 – Gonets-M 21L (Гонца-М 21Л); Gonets-M 22L (Гонца-М 22Л); Gonets-M 23L (Гонца-М 23Л)

12 Mar (????:??) – 15A38 Dnepr – Dombarovskiy, LC370/13 – KompSat-3A

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