SpaceX lança satélite para a Inmarsat



Estabelecendo uma cadência de lançamentos orbitais única, a SpaceX levou a cabo o lançamento bem sucedido do satélite de comunicações Inmarsat-5 F4 às 2320:46UTC do dia 15 de Maio de 2017.

Nesta missão não foi tentada a recuperação do primeiro estágio, com o lançador a utilizar toda a sua performance para colocar o satélite na órbita te transferência geossíncrona.

Ascendendo verticalmente após deixar a plataforma de lançamento, o Falcon-9 atingiu a fase MaxQ a T+1m 17s. A T+2m 45s ocorria o final da queima do primeiro estágio (MECO) e a separação entre o primeiro estágio e o segundo estágio tinha lugar a T+2m 49s. A primeira ignição do segundo estágio tinha lugar a T+2m 56s, com as duas metades da carenagem de protecção a separarem-se a T+3m 35s.

O final da primeira queima do segundo estágio ocorria a T+8m 38s (SECO-1), com o conjunto a atingir uma órbita preliminar de parqueamento antes de iniciar a segunda queima a T+26m 59. Esta terminaria a T+27m 55s (SECO-2) e o satélite Inmarsat-5 F4 separava-se a T+31m 48s.

O Inmarsat-5 F4 é baseado na plataforma BSS-702HP e foi construído pela Boeing Satellite Systems. A bordo transporta 89 repetidores de banda-Ka para operar em órbita geossíncrona com uma cobertura global flexível. Estes satélites foram projectados para gerar cerca de 15 kilowatts de energia no início do seu serviço e cerca de 13,8 kilowatts no final do seu tempo de vida útil que será de 15 anos. Para gerar tamanha quantidade de energia, cada par de asas solares é composto por cinco painéis de células solares de gálio-arsénio.

Com uma massa no lançamento de 6.070 kg, os satélites BSS-702HP transportam um sistema de propulsão iónico de xénon (XIPS) para ser utilizado nas manobras orbitais.

Com a rede Inmarsat-5, a Inmarsat possuí uma rede global de serviços de comunicações móveis, incluindo comunicações móveis de banda larga para embarcações marítimas de longo curso, conectividade aérea para aviões de transporte de passageiros e capacidade de transmissão de vídeo de alta-resolução em directo, além de voz e dados.

Com o Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral AFS fora de serviço, a SpaceX viu-se na necessidade de proceder ao aumento do ritmo dos preparativos do Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy que já se encontrava a ser preparada para o lançamento do foguetão Falcon Heavy.

O Centro Espacial Kennedy é um dos dos locais existentes na Florida, juntamente com o denominado “Cape Canaveral Air Force Station” localizado mais a Sul. Operado pela agência espacial Norte-americana, NASA, o Centro Espacial Kennedy tem sido o local de lançamento de todas as missões espaciais tripuladas dos Estados Unidos desde o Programa Apollo. Este será o primeiro lançamento da SpaceX a partir do LC-39A – uma plataforma a partir da qual foram lançadas muitas missões importantes da história do voo espacial, incluindo a missão Apollo-11 lançada pelo gigante Saturn-V, e posteriormente muitas missões do vaivém espacial.

O Complexo de Lançamento 39 é composto por duas plataformas de lançamento, A e B, com a integração dos veículos a ter lugar no Vehicle Assembly Building (VAB) situado a 5,2 km a Sudoeste da Plataforma A. Após a montagem dos veículos sobre um dos três Mobile Launcher Platforms (MLPs) – denominados Mobile Launchers (MLs) durante o Programa Apollo – os foguetões eram transportados para uma das plataforma de lançamento sobre o denominado Crawler Transporter, um grande veículo de transporte unicamente construído para esta função. A agência espacial Norte-americana irá continuar a utilizar este método de integração para o Space Launch System (SLS), que deverá começar as suas operações a partir do Complexo de Lançamento LC-39B em 2018.

No entanto, a SpaceX adoptou um sistema de integração horizontal na Plataforma de Lançamento A, continuando assim o processo já utilizado nos seus complexos de lançamento no Cabo Canaveral AFS e na Base Aérea de Vandenberg, Califórnia.

O foguetão Falcon-9

Baptizado em nome da nave Millenium Falcon da saga cinematográfica “Guerra das Estrelas”, o foguetãfalcon9o Falcon-9 v1.0 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, este lançador 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, ou Falcon-9 FT, (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.

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

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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.

SpaceX barge

Recuperação do primeiro estágio

Denominada como Autonomous Spaceport Drone Ship (ASDS), a plataforma tem um ‘X’ pintado no seu centro marcando de forma literal o local onde o primeiro estágio deverá desce. 

A ASDS é muito mais do que uma plataforma flutuante, estando equipada com motores aproveitados a partir de plataforma petrolíferas e que permitem que a plataforma mantenha a sua posição com uma precisão de três metros, mesmo em mares alterados. No futuro a ASDS terá a capacidade de reabastecer estágios recuperados e permitindo assim que estes façam a viagem de regresso a Cabo Canaveral.

Este sistema inovador será também extremamente importante para o Falcon Heavy nas sua futuras missões.

Durante a sua descida para a Terra, o primeiro estágio realiza três queimas para reduzir a sua velocidade e manter-se na trajectória em direcção à ASDS. A primeira queima terá uma duração de 27,68 segundos, tendo inicio a T+4m 29s após o lançamento. Esta queima tem como função reduzir a distância que o primeiro estágio percorre em relação à plataforma flutuante. A T+6m 32s dá-se a abertura dos estabilizadores, iniciando-se a segunda queima 12,17 segundos mais tarde para reduzir a velocidade do veículo na reentrada. A terceira e última queima ocorre à medida que o estágio se aproxima do seu local de aterragem, iniciando-se a T+8m 0s. Cerca de 24 segundos mais tarde, as quatro pernas de descida serão colocadas em posição e a aterragem é esperada seis segundos mais tarde, a T+8m 30s após o lançamento.

Dragon CRS-6 $ 2

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 5623

– Lançamento orbital SpaceX: 39

– Lançamento orbital desde Centro Espacial Kennedy: 158

Dos lançamentos bem sucedidos levados a cabo em 2017: 16,0% foram realizados pelos Estados Unidos (incluindo ULA – 100,0% (4) e Orbital ATK – 0,0%); 20,0% (5) pela China; 8,0% (2) pela Rússia; 16,0% (4) pela Arianespace; 8,0% (2) pela Índia; 8,0% (2) pelo Japão e 24,0% (6) pela SpaceX.

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

18 Mai (1154:53) – 372RN21A Soyuz-STA/Fregat-M (VS17) – CSG Kourou, ELS (Sinnamary) – SES-15

25 Mai (0633:XX) – 14A14-1B Soyuz-2.1B/Fregat-M – GIK-1 Plesetsk, LC43/4 – EKS n.º 2 ‘Tundra’

31 Mai (????:??) – 8K82KM Proton-M/Briz-M (93702/99571) – Baikonur, LC81 PU-24 – EchoStar-XXI

1 Jun (0020:00) – H-2A/202 (F34) – Tanegashima, Yoshinubo LP1 – QZS-2 Michibiki-2

1 Jun (2155:00) – Falcon-9 – CE Kennedy, LC-39A – Dragon SpX-11 (CRS-11)

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