“Endurance” transporta a Crew-3 para a Estação Espacial Internacional

O lançamento da cápsula Crew Dragon da missão operacional Crew-3 (USCV-3) teve lugar, numa janela instantânea, às 0203:31UTC do dia 11 de Novembro de 2021 e foi levado a cabo pelo foguetão Falcon 9-127 (B1067.2).

A Crew Dragon C-210 ‘Endurance’ transporta a tripulação ‘Crew-3’ que é composta por Raja Jon Vurputoor Chari (Comandante, EUA), Thomas Henry Marshburn (Piloto, EUA), Matthias Josef Maurer (Especialista de Missão 1, Alemanha) e por Kayla Sax Barron (Especialista de Missão 2, EUA).

A cápsula Crew Dragon separou-se do último estágio do lançador pelas 0215UTC e o primeiro estágio do foguetão Falcon-9 foi recuperado na plataforma flutuante “A Shortfall Of Gravitas” situada a 541 km a NO, no Oceano Atlântico.

Designação ‘Crew-3’

Mais uma vez a agência espacial norte-americana NASA adopta um sistema de designação das missões espaciais confuso e que induz em erro os mais distraídos.

Ao designar esta tripulação como ‘Crew-3’, a NASA refere-se à numeração das missões lançadas pelo programa comercial de transporte tripulado para a ISS. Na verdade, a Crew-3 é a 105.ª missão espacial tripulada no âmbito do programa da estação espacial internacional.

Texto: Rui C. Barbosa

Preparação da tripulação e entrada na cápsula

Antes da tripulação embarcar na cápsula foi necessário toda uma preparação previa. Cerca de duas semanas antes da missão, os astronautas entram numa quarentena restrita nas próprias casas. A sete dias do lançamento, a tripulação despediu-se da família e dos amigos e voou rumo ao Centro Espacial Kennedy.

Depois de aterrarem os astronautas foram transportados para o edifício O&C (Operations and Checkout) do Centro Espacial Kennedy e ficaram lá até ao lançamento continuando assim a quarentena juntamente com o pessoal estritamente necessário a todas operações que tem lugar no solo. Neste ponto toda a formação necessária para a missão já está completa. No período em que a tripulação se instala no Centro Espacial Kennedy até ao lançamento tem apenas como ocupação entrevistas com os media e últimas informações de emergência para qualquer eventualidade durante o voo. De notar que nesta última fase da quarentena a tripulação deve estar bem disposta, relaxada e calma.

A dez horas do lançamento a tripulação é acordada e preparada para o longo dia. Passa pelos últimos exames médicos só para certificação que tudo se encontra dentro da normalidade e faz uma refeição onde têm direito a comer pela última vez algo preparado no momento e bem caseiro onde a recomendação será algo rico em proteínas e bem leve no estômago. Neste dia a tripulação também pode fazer exercício físico se assim o desejar. A seguir a tripulação é levada para uma sala de conferência onde são informados do estado do veículo e das instalações para as quais serão encaminhados. Esta conferencia seria conduzida pela equipa da SpaceX para que a tripulação fosse notificada de qualquer atualizações feitas ao computador de bordo, qualquer eventual dificuldades técnicas que pudessem encontrar bem como ajustes a cronologia da missão. Após estas notificações, membros do 45 Weather Squadron informa a tripulação das condições climatéricas do dia e das probabilidades do lançamento. Neste momento, o 45 Weather Squadron continua a enviar balões meteorológicos e aviões para manter uma constante monitorização do estado do tempo.

A quatro horas do lançamento a tripulação deixa a supervisão da NASA e é entregue a equipa da SpaceX para vestir o fato espacial que foi feito a medida para cada um dos tripulantes e foi projetado para ser funcional, leve e oferecer proteção contra despressurização. Um único ponto de conexão, na coxa do fato, faz a ligação aos sistemas de suporte à vida, incluindo ar e energia. O capacete é fabricado de forma personalizada também e é usada a tecnologia de impressão 3D e inclui válvulas integradas, mecanismos para retração, bloqueio da viseira e microfones dentro da estrutura. Nessa sala fazem-se todos os testes de pressurização do fato bem como testes aos microfones e sistemas de áudio dos próprios capacetes. Um processo que dura aproximadamente 45 minutos.

Faltando apenas três horas e vinte e dois minutos para o lançamento a tripulação desce o elevador do edifício O&C e passa pelas agora famosas portas duplas onde é recebida pela imprensa. Depois de acenar para a imprensa a tripulação entra nos Tesla Model X juntamente com a equipa de suporte.

A duas horas e cinquenta e cinco minutos para o lançamento a tripulação chega a plataforma de lançamento e sobe pelo elevador os cerca de 78 metros que dão acesso a umas escadas que os encaminham para o braço de acesso à Crew Dragon. A tripulação então percorre esse braço até chegar ao veículo. Neste momento a tripulação é recebida pela equipa da plataforma que os prepara para entrar na cápsula e que coloca os cintos de segurança e liga todos os umbilicais dos fatos aos sistemas da Crew Dragon e faz com que fiquem devidamente acomodados. Com a equipa ainda dentro da cápsula a tripulação faz os últimos testes de comunicação com a equipa da NASA e com a equipa da SpaceX ambas nas devidas salas de controlo da missão. Depois das comunicações estarem testadas a tripulação começa a inicializar todos os sistemas da Crew Dragon o que na maioria das vezes terá um inicio automático mas a tripulação verifica se tudo está a correr dentro dos padrões normais.

A uma hora e cinquenta e cinco minutos, a equipa da plataforma fecha a escotilha da Crew Dragon e deixa as imediações da zona de lançamento até uma zona de segurança. Neste momento a tripulação apenas monitoriza o decorrer das operações tal como uma pessoa normal e espera pelo lançamento.

Texto: Salomé T. Fagundes

A Crew Dragon

A Crew Dragon é uma classe de cápsula reutilizável desenvolvida pela empresa aeroespacial americana SpaceX, projectada como a sucessora da Dragon Cargo.

As cápsulas são projectadas para lançamentos no topo de um Falcon-9 e o seu retorno será através de uma amaragem. Na amaragem usa um sistema de quatro para-quedas.

Em comparação à sua antecessora, a Crew Dragon, inicialmente com o nome de Dragon Rider,  tem janelas maiores, novos computadores de bordo e sistemas aviónicos, painéis solares redesenhados e uma linha de moldagem modificada. A cápsula irá ser usada em duas variáveis: Crew Dragon 2, uma cápsula certificada para transportar humanos, capaz de transportar até sete astronautas e a Cargo Dragon 2 que vai substituir a sua antecessora.

A Crew Dragon será a única cápsula munida de quatro encaixes laterais para propulsores com dois Super Draco em cada um que servirão de sistema de abortagem durante o lançamento. Ambas as cápsulas estarão ao abrigo das comissões para os programas Commercial Resupply Services 2 (CRS2) e Commercial Crew Development (CCDev).

Esta cápsula da SpaceX será a primeira da empresa a fazer uma acoplagem na estação espacial internacional de forma autónoma (estando também previsto uma acoplagem manual se assim for necessário), usando o sistema  NASA Docking System (NDS) não sendo preciso usar para o efeito o braço robótico Canadarm2 para guiar e acoplar a cápsula. O método de desacoplagem também será totalmente autónomo estando implícitos os mesmo princípios caso seja preciso intervenção humana.

Estima-se que a Crew Dragon poderá ficar acoplada na ISS durante um período de 180 dias extensível até 210 dias. Tem uma capacidade de carga 3.307 kg na mala de carga e sete astronautas na cabine tripulada.

Possui oito motores Super Draco, colocados em modo redundante capazes de produzir 71 kN de impulso.

Os tanques de propolente são envolvidos por materiais de compósitos de carbono. Este mesmos compósitos envolvem os tanques esféricos de titânio para acondicionar o hélio usado para pressurizar os motores e também o combustível e oxidante dos Super Draco.

Para protecção térmica a SpaceX desenvolveu um escudo do tipo SPAM Backshell, num material denominado PICA-X (Phenolic Impregnated Carbon Ablator).

A cápsula irá ser controlada através de computadores do tipo tablet, ajustáveis e deslizáveis onde a tripulação será capaz de os operar. Esta operação será feita pelo piloto e co-piloto.

No interior da cabine tripulada, os seus ocupantes irão encontrar um ambiente claro, confortável composto por assentos de couro baseados em assentos de automóveis desportivos.

O nariz reutilizável protege a cápsula e o adaptador de acoplagem durante a ascensão e reentrada. Usando um mecanismo que permite voltar a sua posição de origem este nariz poderá ser usado em mais que uma reentrada e futuros lançamentos.

A mala é o terceiro elemento estrutural da cápsula. Esta contem os painéis solares, os radiadores de remoção de calor e oferece uma estabilidade aerodinâmica durante as abortagens de emergência.

Texto: Salomé T. Fagundes

Os fatos espaciais da SpaceX

A SpaceX projectou e fabricou os seus fatos espaciais para os astronautas usarem dentro da Crew Dragon enquanto voam de e para a estação espacial internacional, além de garantir a sua segurança enquanto operam em órbita terrestre baixa.

Cada fato espacial é feito sob medida para cada passageiro a bordo do Crew Dragon e foi projectado para ser funcional, leve e proporcionar protecção contra uma potencial despressurização da cápsula. Um único ponto de conexão na coxa do traje conecta os sistemas de suporte de vida, incluindo conexões de ar e energia.

O capacete é fabricado sob medida usando tecnologia de impressão 3D e inclui válvulas integradas, mecanismos para retracção e bloqueio da viseira e microfones dentro da estrutura do capacete.

Texto: Rui C. Barbosa

Lançamento e fase inicial de voo

A T-45m o Director de Voo verifica se tudo está pronto para o início do abastecimento do foguetão Falcon-9. A T-42m o braço de acesso da tripulação é afastado do veiculo. A T-37m o sistema de lançamento de escape da Crew Dragon é armado. Estando tudo pronto, é dada luz verde para o início do abastecimento de RP-1 ao primeiro estágio que se inicia a T-35m ao mesmo tempo que se inicia o abastecimento de oxigénio líquido (LOX). O abastecimento de LOX ao segundo estágio inicia-se a T-16m.

A fase terminal da contagem decrescente inicia-se a T-7m, com o acondicionamento térmico dos motores. A T-5m a cápsula Crew Dragon começa a utilizar as suas baterias internas para o fornecimento de energia. A T-1m é enviado um comando para o computador de voo para iniciar as verificações pré-lançamento e o sistema de supressão sónica por água é activado na plataforma de lançamento. a T-45s o Director de Lançamento da SpaceX verifica se todos os parâmetros estão prontos para o lançamento. Os tanques de propolente são pressurizados nesta altura e 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 é atingida a T+1m 2s. O final da queima do primeiro estágio ocorre a T+2m 36s, dando-se quatro segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio. O segundo estágio entra em ignição a T+2m 41s. O final da queima do segundo estágio ocorre a T+8m 48s, seguindo-se a separação da cápsula Crew Dragon a T+12m 03s e a T+12m 51s a sequencia de abertura do nariz tem inicio.

Enquanto que o segundo estágio continua a sua ascensão orbital, o primeiro estágio regressa à Terra realizando uma queima a T+7m 30s para iniciar a sua descida controlada. O primeiro estágio tem 17 segundos para conseguir fazer uma rotação de 180º para executar esta manobra. Ao activar os seus motores, as chamas resultantes da ignição juntam-se às chamas resultantes da ignição do segundo estágio dando a sensação de uma explosão. A T+9m 2s ocorre a queima de reentrada que terá uma duração de cerca de 25 segundos. Cerca de dez segundos antes da aterragem, os suportes de descida na base do primeiro estágio são colocados em posição para equilibrar o veículo na plataforma flutuante autónoma situada no Oceano Atlântico. A aterragem acontece a T+9m 29s.

Acoplagem na ISS

Uma vez em orbita, a tripulação e a equipa da SpaceX irá verificar se a capsula está a operar como pretendido testando os sistemas de controlo de ambiente e suporte de vida bem como os motores de reacção, os sistemas de controlo de temperatura entre outros procedimentos. A Crew Dragon irá realizar uma serie de manobras progressivas e faseadas de forma a alinhar-se com a EEI para depois acoplar com a mesma. Esta capsula está projectada para fazer todos estes procedimentos de forma autónoma sendo apenas preciso a monitorização atenta da tripulação e da equipa da Estação Espacial caso seja preciso alguma correcção possam tomar controlo da Crew Dragon a partir daí.

Voo de regresso

Depois da conclusão da missão, a Crew Dragon irá automaticamente desacoplar da EEI com os dois astronautas a bordo da capsula e sair da EEI. Depois da separação da zona de carga e realizada a queima de desorbita, que dura aproximadamente 12 minutos, a Dragon irá reentrar na atmosfera terrestre. Depois de amarar perto da costa da Florida no Oceano Atlântico, a capsula e os seus ocupantes irão ser rapidamente resgatados pela embarcação da SpaceX de nome Go Navigator e serão encaminhados para o Cabo Canaveral.

Complexo de Lançamento 39-A

O Falcon-9 e a Crew Dragon foram lançados desde o Complexo de Lançamento 39A do Centro Espacial Kennedy, que tem um vasto interesse histórico desde 1960.

Em 2014 a SpaceX assinou um contrato de aluguer para o uso deste mesmo complexo. A partir dessa data a SpaceX fez actualizações significativas para modernizar a estrutura da plataforma e sistemas de solo, enquanto preserva toda sua herança histórica. Extensas modificações foram feitas ao LC-39A, incluindo a remoção da existente estrutura de rotação e instalação de um novo braço de acesso a partir do qual a tripulação irá entrar a bordo da cápsula.

Texto: Salomé T. Fagundes

O foguetão Falcon-9

Baptizado em nome da nave Millenium Falcon da saga cinematográfica “Guerra das Estrelas”, o foguetão Falcon-9 v1.1 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, 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 múltiplas 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.

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.

Lançamento Veículo 1.º estágio Local Lançamento Data Hora (UTC) Carga Recuperação
2021-041 118 B1058.8 KSC, LC-39A 15/Mai/21 22:56 Starlink v1.0 (x60) L26 Tyvak-0130 Capella 6 (Capella Whitney 4) OCISLY (Oc. Atlântico)
2021-044 119 B1063.2 CCSFS, SLC-40 26/Mai/21 18:59:35 Starlink v1.0 (x60) L29 JRTI (Oc. Atlântico)
2021-048 120 B1067.1 KSC, LC-39A 03/Jun/21 17:29:17 Dragon SpX-22 OCISLY (Oc. Atlântico)
2021-049 121 B1061.3 CCSFS, SLC-40 06/Jun/21 04:26 Sirius SXM-8 JRTI (Oc. Atlântico)
2021-054 122 B1062.2 CCSFS, SLC-40 17/Jun/21 16:09:35 GPS-III SV05 JRTI (Oc. Atlântico)
2021-059 123 B1060.8 CCSFS, SLC-40 30/Jun/21 19:31:00 Transporter-2 LZ-1 (Cabo Canaveral)
2021-078 124 B1061.4 KSC, LC-39A 29/Ago/21 07:14:49 Dragon SpX-23 ASOG (Oc. Atlântico)
2021-082 125 B1049.10 VSFB, SLC-4E 13/Set/21 03:55:50 Starlink Group 2-1 OCISLY (Oc. Pacífico)
2021-084 126 B1062.3 KSC, LC-39A 16/Set/21 00:02:50 Inspiration4  
2021-103 127 B1067.2 KSC, LC-39A 11/Nov/21 03:03 Endurance Crew-3 ASOG (Oc. Atlântico)

A sequência de lançamento para o Falcon-9 é um processo de precisão ditada pela janela de lançamento tendo em conta a posição orbital a ser ocupada pela carga a bordo. Se a janela de lançamento é perdida, a missão é então adiada para a próxima janela de lançamento disponível.

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.

O estágio B1067

Para esta missão a SpaceX utilizou o foguetão Falcon 9-127 (B1067.2), isto é, o primeiro estágio B1067 na sua 2.ª missão.

Este primeiro estágio foi utilizado pela primeira vez a 3 de Junho de 2020 quando às 0027UTC foi lançado a partir do Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy para colocar em órbita a capsula Dragon SpX-22 – C209-F1 numa missão comercial para a Estação Espacial Internacional. Na sua primeira missão o B1067 foi recuperado na plataforma flutuante Of Course I Still Love You estacionada no Oceano Atlântico.

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 6132

– Lançamento orbital EUA: 1761 (28,72%)

– Lançamento orbital desde CE Kennedy: 191 (3,11% – 10,84%)

 

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

6133 – 11 Nov (0425:??) – Onenui (Máhia), LC-1A – Electron/Curie (F22 ‘Love At First Insight’) – BlackSky-10 (BlackSky Global 12), BlackSky-11 (BlackSky Global 13)

6134 – 12 Nov (0500:??) – Rocket 3.3 (LV0007) – Kodiak PSC, LP-3B – STP-27AD2

6135 – 12 Nov (1240:??) – Falcon 9-128 (B1062.4) – Cabo Canaveral SFS, SLC-40 – Starlink 4-1 (x53) [v1.5 L2]

6134 – 15 Nov (0927:??) – CSG Kourou, ZLV -Vega (VV20) – CERES-1, CERES-2, CERES-3

6135 – 24 Nov (0620:??) – Vandenberg SFB, SLC-4E – Falcon 9-129 (B1063.3) – DART, LICIACube



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