Japão lança nove satélites desde Uchinoura

A agência espacial japonesa JAXA colocou em órbita nove satélites utilizando um foguetão de combustível sólido Epsilon-2CLPS.

O lançamento teve lugar às 00:55:16UTC do dia 9 de Novembro de 2021 a partir da Plataforma de Lançamento LP-M do Centro Espacial de Uchinoura, Kagoshima, e foi levado a cabo pelo foguetão Epsilon-2CLPS (ε-5).

Esta missão inicialmente prevista para 1 de Outubro, mas naquele dia um problema com uma estação de seguimento no solo levou ao adiamento do lançamento segundos antes da ignição. Outros adiamentos vieram a ocorrer tanto devido a problemas técnicos como devido às más condições meteorológicas.

Nesta missão o foguetão Epsilon-2CLPS (ε-5) estava equipado cum um pequeno sistema de propulsão denominado PBS (Post Boost Stage) sobre o terceiro estágio para melhorar a precisão da inserção orbital dos satélites. Para além do PBS, o lançador estava equipado com a estrutura Epsilon Satellite Mounting Structure (ESMS) e o sistema Epsilon Small Satellite Orbital Deployer (E-SSOD) transportando o Innovative Satellite Technology Demonstrator-2 (ISAT-2), composto por nove satélites.

A bordo do foguetão Epsilon-2CLPS (ε-5) estavam os satélites RAISE-2, DRUMS, Hibari, Z-Sat, TeikyoSat 4 (Ooruri), ASTERISC, ARICA, NANODRAGON e KOSEN-1.

O RAISE-2 (Rapid Innovative Payload Demonstration Satellite 2) é um satélite de demonstração com a missão de testar novas tecnologias em órbita. O satélite, com uma massa de 110 kg foi desenvolvido e será operado pela JAXA. A bordo do satélite encontram-se seis experiências e equipamentos seleccionados pela agência espacial japonesa que irão operar em resposta aos requerimentos do proponente e fornecer dados experimentais do equipamento e dos dados ambientais na altura da experiência. As experiências a bordo são: 3D-ANT, ASC, ATCD, I-FOG, MARIN e SPR. O satélite foi projectado para operar durante um ano a uma altitude de cerca de 560 km e com uma inclinação de 97,6.º.

O satélite Hibari é uma missão de avaliação tecnológica japonesa desenvolvida pelo Instituto de Tecnologia de Tóquio. O satélite tem como objectivo testar um novo método de controlo de atitude para conseguir uma maior precisão de orientação para o seu pequeno telescópio. A tecnologia chave a ser testada é denominada Variable Shape Attitude Control (VSAC), sendo baseada no torque de reacção ao rodar as suas quatro asas solares num eixo ortogonal. O satélite tem uma massa de 55 kg.

O projecto tem como objectivo desenvolver um sistema de orientação de alta estabilidade e manobrabilidade ágil para pequenos satélites utilizado o torque das estruturas do veículo. Espera-se que esta tecnologia venha a substituir a utilização de rodas de reacção e giroscópios de controlo de momento que têm a dificuldade de conseguir de forma simultânea a agilidade e estabilidade. Esta capacidade será útil para uma resposta rápida na observação da direcção das ondas gravitacionais ou outros fenómenos astrofísicos do género.

Desenvolvido pela Mitsubishi Heavy Industries (MHI), o satélite Z-Sat irá demonstrar uma tecnologia que irá permitir uma observação mais precisa das fontes de calor ao sobre impor imagens obtidas em diferentes comprimentos de onda, utilizando uma câmara de infravermelhos próximos e afastados, para assim desenvolver uma constelação orbital para a monitorização de infraestruturas terrestres. O Z-Sat tem uma massa de 46 kg.

Com uma massa de 62 kg, o satélite DRUMS (Debris Removal Unprecedented Micro Satellite) é uma missão de demonstração tecnológica projectada pela Kawasaki Heavy Industries para desenvolver instrumentos para a observação, aproximação e captura de detritos orbitais.

O DRUMS irá libertar um pequeno satélite alto e a seguir irá afastar-se antes de se aproximar utilizando sistemas de navegação visuais automatizados. Após manobrar até uma posição a dois metros do alvo, o DRUMS irá utilizar um mastro extensível para tocar no alvo, sendo este um percursor de uma ferramenta que no futuro poderá capturar os detritos orbitais.

O TeikyoSat-4 é um satélite com uma massa de 52 kg que irá testar uma nova plataforma capaz de realizar de forma automática experiências na área da Biologia, Engenharia Mecânica ou Física, utilizando os efeitos da microgravidade em órbita. O satélite é também designado ‘Ooruri’ e foi desenvolvido pela Universidade de Teiko. O satélite transporta uma experiência na área das Ciências da Vida com o objectivo de cultivar bolor limoso (Dictyostelium discoideum) e observar o seu progresso, fornecendo dados que serão transmitidos para a Terra.

Baseado no modelo CubeSat-3U e tendo uma massa de 4 kg, o satélite ASTERISC foi desenvolvido pelo Instituto de Tecnologia de Chiba e está equipado com um um sensor de poeira semelhante a uma membrana que será utilizado para a observação e estudo da poeira orbital.

O NanoDragon é um CubeSat-3U vietnamita desenvolvido pelo Centro Nacional Espacial do Vietname. Tem uma massa de 3,8 kg e será utilizado para demonstrar a efectividade de um novo computador de bordo para CubeSats (OBC).

O KOSEN-1 é um CubeSat-2U construido pelo Centro de Exploração e Investigação Planetária do Kochi National College of Technology com o objectivo de ser utilizado para observações rádio de Júpiter utilizando um CubeSat especialmente projectado e equipado para ser muito preciso na sua orientação. O satélite está equipado com duas rodas de reacção ultrafinas, bem como com um novo sistema de ‘software’. Em órbita irá estender uma antena de 7 metros para o estudo de Júpiter. O KOSEN-1 tem uma massa de 3 kg.

Com uma massa de 1 kg e baseado no modelo CubeSat-1U, o pequeno ARICA é um satélite de teste desenvolvido pela Universidade Aoyama Gakuin para comunicações com satélites comerciais tais como os Iridium ou Globalstar, que irão então estabelecer uma ligação entre estes satélites e o solo.

Lançamento do Epsilon-2CLPS (ε-4)

A ignição do primeiro estágio do Epsilon-2CLPS (ε-5) ocorre a T=0s com o lançador a abandonar rapidamente a rampa de lançamento. O final da queima do primeiro estágio ocorre a T+1m 48s. e a separação das duas metades da carenagem ocorre a T+2m 31s.

A separação do primeiro estágio ocorre a T+2m 41s. Antes de se iniciar a ignição do segundo estágio, o conjunto é estabilizado por rotação ao longo do seu eixo longitudinal. A ignição do segundo estágio tem lugar a T+2m 45s, terminando a T+4m 54s e a sua separação ocorre a T+6m 30s A ignição do terceiro estágio ocorre a T+6m 34s e o final da sua queima a T+8m 2s. A separação do terceiro estágio tem lugar a T+9m 54s.

Antes da separação do RAISE-2, o último estágio (CLPS) executa duas manobras entre T+16m 13s e T+18m 3s, e entre T+42m 17s e T+50m 54s. A separação do satélite RAISE-2 ocorre a T+52m 55s e a uma altitude de 570 km, seguindo-se a separação do TeikoSat-4 a T+1h 6m 30s e do ASTERISC a T+1h 6m 53s.

Uma nova manobra do último estágio ocorre entre T+1h 8m 34s e T+1h 8m 47s, com o satélite Z-Sat a separa-se a T+1h 10m 6s e a uma altitude de 574 km. O satélite DRUMS separar-se a T+1h 10m 29s e o satélite Hibari separa-se a uma altitude de 575 km, a T+1h 10m 52s. Os satélites KOSEN-1 e ARICA separam-se a T+1h 11m 15s, e o satélite NanoDragon separa-se a T+1h 11m 38s a uma altitude de 576 km.

Nas diferentes separações parece que a altitude está a aumentar, mas isto acontece porque a altitude da superfície da Terra varia de lugar para lugar, porém o conjunto está a descer em altitude orbital. Entre cada separação ocorre uma queima que ajusta a atitude e a altitude.

O Centro Espacial de Uchinoura

O Centro Espacial de  Uchinoura (所 之 浦 宇宙空間 所 所 所 所 所 所 Uchinoura Uchū Kūkan Kansokusho) está situado perto da cidade japonesa de Kimotsuki, na província de Kagoshima. Antes da criação da agência espacial JAXA (que agregou a agência espacial NASDA e o instituto ISAS), em 2003, era denominado Centro Espacial de Kagoshima (鹿 児 島 宇宙空間 観 測 測 所).

A maior parte dos satélites científicos do Japão foram lançados desde Uchinoura antes dos veículos lançadores M-V serem desactivados em 2006. No entanto, o centro espacial continua a ser usado para lançamentos suborbitais e orbitais.

Criado em Fevereiro de 1962, o Centro Espacial de Kagoshima foi construído na costa do Pacífico da Província de Kagoshima, em Uchinoura, com o objectivo de lançar foguetões com cargas espaciais. Antes da criação do novo centro espacial, os lançamentos de ensaio dos denominados Pencil Rocket, Baby Rocket e do foguetão Kappa foram realizados a partir das instalações de teste de foguetões Akita (Michikawa) entre meados da década de 1950 até a década de 1960. No entanto, o progresso no desenvolvimento de foguetões e em veículos de lançamento maiores exigiu um local com maior alcance expansivo do que o Mar do Japão.

Após a consideração de vários locais candidatos, foi seleccionado Uchinoura na Prefeitura de Kagoshima, em frente ao Oceano Pacífico. A 31 ° 15 ‘de latitude Norte e 131 ° 05’ de longitude Este, o Centro Espacial de Uchinoura está situado em terrenos acidentados, com a engenharia da paisagem a resultar numa instalação de lançamento que maximiza as características únicas do terreno do local.

Posteriormente ao chamado Baby Rocket, os veículos de lançamento desenvolvidos pelo Japão receberam nomes do alfabeto grego, ou seja, Alpha, Beta, Kappa, Omega, Lambda e Mu. Embora algumas letras gregas tenham sido ignoradas devido ao término do projecto, a progressão para Mu tem sido um dos maiores e mais sofisticados foguetões.

Os lançamentos de ensaio realizados no então Centro Espacial de Kagoshima em relação aos foguetões Kappa, Lambda e Lambda-4, prepararam o terreno para pequenas missões de satélites. Ao mesmo tempo, o programa Mu de grandes foguetões foi sendo desenvolvido. Depois de quatro falhas de lançamento, um satélite de ensaio foi colocado em órbita a bordo de um foguetão Lambda 4S-5. O satélite Ohsumi (em homenagem a uma península na província de Kagoshima) marcou o primeiro lançamento de satélites do Japão. Aperfeiçoamentos subsequentes nos foguetões da classe Mu possibilitaram lançamentos de satélites científicos a uma taxa de um por ano.

O primeiro lançamento do foguetão Epsilon desde o Centro Espacial de Uchinoura transportando o satélite SPRINT-A, teve lugar às 0500UTC do dia 14 de Setembro de 2013.

O foguetão Epsilon

O foguetão lançador Epsilon é um veículo a propulsão sólida para uma nova era, combinando a alta performance e o baixo custo. Tendo por base o foguetão M-V, um foguetão de vários estágios a combustível sólido com a melhor performance no mundo (descontinuado em 2006), tentou-se atingir uma performance melhorada com o novo foguetão e construir um sistema que permitirá lançamentos frequentes ao largamente reduzir os custos operacionais através do melhoramento dos aspectos da sua eficiência operacional, tais como a montagem e inspecção. Ao longo de cada vez maiores oportunidades de lançamento, a JAXA espera que as actividades de desenvolvimento espacial venham a aumentar. O maior objectivo do Epsilon é o de tornar o espaço mais acessível à medida que o lançamento de foguetões se venha a tornar mais fácil.

Os foguetões lançadores convencionais requerem um período significativo de tempo e esforço para o seu lançamento. Com o foguetão Epsilon, os sistemas de lançamento são melhorados e simplificados por ordem a reduzir o tempo necessário para os preparativos para o lançamento. Isto irá tornar o tempo de preparação para o lançamento do Epsilon o mais curto em todo o mundo.

De forma notável, a inspecção dos dispositivos de bordo será feita de forma autónoma pelo próprio lançador. Este avanço irá permitir que o controlo de lançamento seja feito a partir de qualquer parte do mundo simplesmente conectando um computador portátil à rede, o que significa ter um sistema de controlo de lançamento que é independente dos locais de lançamento. Estes conceitos inovadores serão um modelo para os veículos lançadores do futuro.

O Epsilon partilha muitos componentes não só com o foguetão M-V, mas também alguma da tecnologia que é utilizada no foguetão H-2A. As informações apresentadas a seguir, referem-se ao primeiro Epsilon. O veículo utilizado para orbitar o satélite ERG, apresenta um novo segundo estágio (mais comprido do que na versão original), os estágios superiores utilizam agora tubeiras de escape fixas em vez de tubeiras de escape extensíveis, a configuração interna dos estágios superiores foi melhoradas e todo o veículo teve a sua massa total reduzida.

 

O primeiro estágio tem um comprimento de 11,7 metros e 2,6 metros de diâmetro, tendo uma massa de 75.000 kg (66.300 kg de propolente sólido). O motor desenvolve 2.271 N em vácuo, tendo um tempo de queima de 116 segundos e um impulso específico de 284 s.

O segundo estágio tem um comprimento de 4,3 metros e 2,2 metros de diâmetro, tendo uma massa de 12.300 kg (10.800 kg de propolente sólido). O motor desenvolve 371,5 N em vácuo, tendo um tempo de queima de 105 segundos e um impulso específico de 300 s.

O terceiro estágio (KM-V2c) tem um comprimento de 2,3 metros e 1,4 metros de diâmetro, tendo uma massa de 3.300 kg (2.500 kg de propolente sólido). O motor desenvolve 99,8 N em vácuo, tendo um tempo de queima de 90 segundos e um impulso específico de 301 s.

O estágio PBS tem um comprimento de 1,2 metros e 1,5 metros de diâmetro, tendo uma massa de menos de 100 kg (100 kg de propolente sólido). O motor desenvolve 0,4 N em vácuo, tendo um tempo de queima de 1.100 segundos e um impulso específico de 215 s.

De forma opcional, pode ser adicionado um quarto estágio de combustível líquido (CLPS – Compact Liquid Propulsion Stage).

A partir da sua segunda missão, o Epsilon original foi substituido pela versão Epsilon-2 que utiliza um maior estágio M-35 e um terceiro estágio modificado, ambos contendo tubeiras alongadas.

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 6131

– Lançamento orbital Japão: 126 (2,05%)

– Lançamento orbital desde Uchinoura, Kagoshima: 42 (0,68% – 33,33%)

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

6132 – 11 Nov (0203:??) – Falcon9-127 (B1067.2) – CE Kennedy, LC-39A – Endurance (USCV-3 Crew-3)

6133 – 11 Nov (????:??) – 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 (1231:??) – Falcon 9-128 (B1062.4) – Cabo Canaveral SFS, SLC-40 – Starlink 4-1 (x60) [v1.5 L2]

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



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