Northrop Grumman lança Cygnus NG-18 para a ISS

A Northrop Grumman Innovation Systems realizou com sucesso o lançamento do veículo de carga Cygnus NG-18 “S.S. Sally Ride” na missão logística CRS-18. O lançamento teve lugar às 1032:42UTC do dia 7 de Novembro de 2022 e foi levado a cabo por um foguetão Antares-230+ a partir do Complexo de Lançamento LP-0A. O lançamento teve lugar no encerramento de uma janela de lançamento com a duração de 5 minutos.

Esta é a sétima missão Cygnus que é realizada ao abrigo do contrato Commercial Resupply Services-2 que foi atribuído em Janeiro de 2014 à Orbital ATK (actual Northrop Grumman Innovation Systems), à Sierra Nevada Corporation e à Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX).

Todas as fases do lançamento decorreram aparentemente sem problemas e o veículo Cygnus NG-18 ficou colocado numa órbita com um perigeu a 228 km de altitude, apogeu a 334 km de altitude e inclinação orbital de 51,7.º após a queima inicial de elevação orbital. No entanto, durante a transmissão ao vivo do lançamento ficou notória a manobra realizada pelo segundo estágio após a sua separação, algo nunca anteriormente visto em lançamentos dos veículos Cygnus.

Entretanto, algo parece ter não corrido como previsto com a abertura dos dois painéis solares, com a agência espacial norte-americana NASA a referir que “após o lançamento (…) o veículo de carga Cygnus abriu com sucesso um dos seus dois painéis solares. A Northrop Grumman indicaria mais tarde que o segundo painel solar teria encontrado problemas na sua abertura.

O Cygnus NG-18 acabaria por chegar à ISS a 9 de NOvembro, sendo caturado pelo Canadarm2 pelas 1020UTC.

A bordo do Cygnus NG-18 encontravam-se 3.749 kg mantimentos e equipamentos para apoiar dezenas de experiências e investigações científicas a bordo da estação espacial internacional. Deste total, 1.637 kg correspondem a mantimentos para a tripulação da ISS, 850 kg correspondem a investigações científicas a ser levadas a cabo na ISS, 66 kg de equipamento para actividades extraveículares, 1.077 kg de equipamento variados para a ISS e 78 kg de recursos informáticos.

Cada missão logística para a estação espacial internacional transporta investigações científicas na área da biologia e biotecnologia, ciências da Terra e do espaço, e desenvolvimento tecnológico e demonstrações.

Nestas missão, as investigações a bordo incluem uma instalação para estudar a impressão tridimensional de tecido humano no espaço, um estudo que tira vantagem da microgravidade para melhor compreender as inundações catastróficas que podem ocorrer após os incêndios florestais, os primeiros satélites do Uganda e do Zimbabwe ao abrigo do programa BIRDS, um projecto interdisciplinário para nações que não têm programas espaciais, uma investigação que irá estudar a influência da microgravidade na função ovária, e uma experiência que irá estudar se as alterações que as plantas sofrem para se adaptar à microgravidade podem ser transmitidas através das suas sementes para a geração seguinte.

O veículo de carga será capturado pelo Canadarm2 (operado pelo astronauta Josh Cassada e pela astronauta Nicole Mann) no dia 9 de Novembro, sendo posteriormente acoplado no porto nadir do módulo Unity. A acoplagem com o módulo Unity é feita de forma remota a partir do Centro de Controlo de Missão.

O equipamento transportado a bordo é:

  • ISS Power Augmentation (IPA) Mod Kit – equipamento crítico a ser instalado durante as próximas actividades extraveículares ISS Roll-Out Solar Array (IROSA), permitindo que o programa da ISS continue a melhorar os painéis solares da estação;
  • Loop Crossover Assembly – sobressalente de longa duração que fornecerá tolerância a falhas significativas para arrefecimento de hardware crítico no laboratório Destiny e no módulo Tranquility. Esta unidade serve como um componente crítico para recuperação de fugas e falhas para sistemas internos de controlo térmico;
  • Crew Quarters Intake and Exhaust Sensors – destinado a todos os alojamentos da tripulação a bordo da estação, 0s sensores de admissão e escape ajudarão a garantir uma detecção de fluxo activa e precisa;
  • Major Constituents Analyzer (MCA) Mass Spectrometer – será utilizado para monitorizar o azoto, oxigénio, dióxido de carbono, metano, hidrogénio e vapor de água a bordo da estação espacial, esta unidade de substituição orbital fornecerá tolerância a falhas adicional para apoiar os MCAs nos laboratórios e no Node-3;
  • Galley Rack User Panel – sobressalente crítico permitindo redundância total do hardware da cozinha usada para preparar as refeições da tripulação, bem como os serviços fornecidos em apoio aos objetivos científicos e de saúde da tripulação da secção americana da ISS;
  • Solid State Lighting Assemblies – dispositivos de iluminação que irá substituir os antigos sistemas a bordo da ISS. Com três unidades sendo lançadas no Cygnus, a tolerância a falhas adicional também será fornecida para os cerca de 80 locais de iluminação a bordo da estação;
  • Cupola Scratch Pane – painel de protecção em acrílico para a Cupola, permitindo uma melhor visualização à tripulação;
  • Nitrogen/Oxygen Recharge System (NORS) Oxygen Recharge Tank Assembly (RTA) – são dois vestíbulos gasosos cheios de oxigénio para reabastecer o tanque de oxigénio de alta pressão HPGT. este reabastecimento irá apoiar a tripulação durante as actividades extraveículares previstas para o futuro;
  • Commercial-off-the-Shelf (COTS) Air Tanks – oito tanques de ar descartáveis para reabastecer e repressurizar a ISS;
  • Brine Processor Assembly Bladders – Usadas para recuperar água adicional da salmoura de urina, essas unidades apoiarão ainda mais a capacidade de recuperação e processamento de água do segmento americano da ISS.
  • Bed CO2 Hardware – Ventilador, controlador e manta acústica atualizados para melhorar as operações em tempo real e o ruído gerado. Esses itens aumentarão a utilização do purificador de dióxido de carbono e reduzirão os impactos auditivos aos tripulantes a bordo da estação.

Os CubeSat a bordo

A bordo da Cygnus NG-18 encontravam-se três CubeSat que serão colocados em órbita a partir da ISS. Estes pequenos satélites são o Taka, PearlAfricaSat-1 e o ZimSat-1.

O Joint Global Multi-Nation Birds Project-5 (BIRDS-5) é uma constelação de três CubeSats a serem colocados em órbita após a chegada à estação espacial. O PearlAfricaSat-1 é o primeiro satélite desenvolvido no Uganda, sendo o ZimSat-1, o primeiro satélite do Zimbábue. A constelação BIRDS-5 irá realizar observações multiespectrais da Terra usando uma câmara comercial pronta para uso e irá demonstrar um instrumento de medição electrónico de alta energia. Os dados estatísticos obtidos podem ajudar a distinguir o solo nu de florestas e terras agrícolas, e possivelmente indicar a qualidade do crescimento agrícola. Sendo um projeto universitário transfronteiriço, o BIRDS oferece aos estudantes de nações em desenvolvimento oportunidades práticas de desenvolvimento de satélites, estabelecendo as bases para projetos de tecnologia espacial semelhantes em seus países de origem que podem levar a programas espaciais sustentáveis.

A bordo também se encontra o CubeSat-1U SpaceTuna-1 que terá uma missão de seis meses. O satélite com uma massa de 1 kg, foi desenvolvido por estudantes da Universidade Kindai, Japão, para realizar uma experiência com o intuito de investigar o desempenho de materiais retro-reflectivos no espaço ao utilizar o satélite que tem na sua fuselagem materiais desse tipo. As caracteríticas retro-reflectivas serão observadas por irradiação de um laser a partir do solo. O SpaceTuna-1 está também equipado com LED azuis para que possa ser observado utilizando um telescópio a partir do solo.

Tal como aconteceu nas missões anteriores, a Northrop Grumman baptizou o veículo Cygnus NG-18 com o nome de uma personalidade que teve um papel importante na História do voo espacial tripulado. Neste caso, a NGIS baptizou este veículo em honra da astronauta Sally Ride.

Lançamento do Cygnus NG-18

O foguetão Antares-230+ com o veículo Cygnus NG-18 foi transportado para a Plataforma de Lançamento LP-0A no dia 5 de Novembro de 2022, iniciando-se então os preparativos finais para o lançamento.

O lançamento estava originalmente previsto para ter lugar a 6 de Novembro. Porém, um alarme de incêndio no Centro de Controlo de Lançasmento, levou ao adiamento da missão.

No dia 7 de Novembro, a contagem decrescenteb decorreu como previsto. Com a contagem decrescente a atingir T=0s, dava-se a ignição dos dois motores RD-181 do primeiro estágio do foguetão Antares-230+. O veículo deixa a plataforma de lançamento a T+3,7s. O primeiro estágio irá desempenhar a sua função durante 3 minutos e 18 segundos, com o final da queima a ter lugar a uma altitude de 84,1 km. Seis segundos após o final da queima do primeiro estágio ocorre a separação entre este e o segundo estágio a uma altitude de 89,1 km.

As duas metades da carenagem de protecção separam-se a T+3m 54s (altitude de 111,3 km). Cinco segundos mais tarde dá-se a separação da secção interestágio que fazia a ligação entre o primeiro e o segundo estágio. A ignição do segundo estágio ocorre a T+4m 7s, a uma altitude de 118,5 km.

A queima do segundo estágio termina a T+ 6m 53s (a uma altitude de 176,2 km). A separação do Cygnus NG-18 tem lugar a T+8m 52s.

O veículo de carga Cygnus

A Orbital SC (agora Orbital ATK) desenvolveu o veículo espacial de manobra avançada Cygnus ao abrigo do contrato COTS com a NASA. Adicionalmente ao programa de desenvolvimento e de demonstração COTS, a Orbital ATK irá utilizar o Cygnus para realizar missões logísticas de cygnusoa5-3abastecimento da ISS ao abrigo do contrato CRS. O contrato com a NASA previa que a partir de 2013 a Orbital ATK realize oito missões para transportar cerca de 20.000 kg de carga para a ISS.

O sistema Cygnus é um sistema de baixo risco que incorpora elementos de tecnologias já existentes provenientes da Orbital e dos seus companheiros no programa. A Cygnus consiste num módulo de serviço comum e um módulo de carga pressurizado. A Cygnus irá transportar mantimentos para a tripulação, peças sobressalentes e experiências científicas para a ISS. O módulo de serviço incorpora sistemas aviónicos da linha de produção dos satélites LEOStar e GEOStar da OSC juntamente com sistemas de propulsão e sistemas de fornecimento de energia dos satélites de comunicações GEOStar. O módulo de carga pressurizado tem por base o Multi-Purpose Logistics Module (MPLM) desenvolvido pela Thales Alenia Space para a NASA.

cygnusoa5-9

Um mecanismo Common Berthing Mechanism (CBM) localizado na extremidade do módulo de carga pressurizado permite que o veículo Cygnus seja acoplado com a estação espacial internacional.

O Cygnus utiliza um motor Delta-V da IHI Aerospace para as suas manobras orbitais. O motor é derivado do sistema de propulsão BT-4 frequentemente utilizado em satélites de comunicações. O Delta-V queima hidrazina como propelente e pode operar tanto como um motor de monopropolente como um motor de bipropolente utilizando MON-3 como oxidante. Pequenos propulsores de controlo facilitam as manobras e o controlo de atitude do veículo

No lançamento, o veículo Cygnus tem uma massa de 4.163 kg e transporta 800 kg de propelente. A energia é fornecida ao módulo de serviço a partir de duas asas solares fixas capazes de gerar 3,5kW. O seu sistema de propulsão consome N2H4 / MON-3 ou somente N2H4. A secção pressurizada pode transportar 2.400 kg de carga, tendo um volume pressurizado de 27 m3.

O foguetão Antares-230+

cygnusoa5-002459O foguetão Antares-230+ representa uma evolução em relação à sua versão anterior, sendo a principal diferença a introdução dos motores Energomash RD-181 no primeiro estágio e a sua capacidade de funcionamento em máxima potência na fase Max-Q.

O Antares-230+ tem um comprimento de 42,5 metros, diâmetro de 3,9 metros e uma massa no lançamento entre os 290.000 kg e os 310.000 kg.

O primeiro estágio consome oxigénio líquido e querosene com os seus dois motores RD-181 cada um com um sistema vectorial de propulsão independente. Os tanques do primeiro estágio foram produzidos pela Yushmash, sendo projectados e verificados pela KB Yuzhnoye (sendo desenvolvidos a partir de produtos semelhantes fabricados para os foguetões 11K77 Zenit). A NGIS é responsável pelo desenvolvimento do sistema e sua integração.

O segundo estágio está equipado com um motor Castor 30XL de propulsão sólida desenvolvido pela Orbital ATK (actual NGIS).

O motor RD-181 é baseado no motor RD-191 e foi adaptado para ser integrado no foguetão Antares. Enquanto que o motor RD-193 foi desenhado como um substituto para o motor NK-33, em 17 de Dezembro de 2014, a então Orbital Sciences anunciava que iria utilizar o RD-181 na segunda versão do Antares, tendo assinado um contrato directo com a Energomash para o fornecimento de 60 motores RD-181.

A 19 de Fevereiro de 2015, a Orbital ATK anunciava que o novo Antares-230 iria ter o seu voo inaugural em Março de 2016. A 29 de Maio de 2015, a Orbital referia que os novos motores haviam sido submetidos a sete ignições de certificação e que todos os testes haviam decorrido como previsto, afirmando também que os dois primeiros modelos de voo estavam a ser submetidos aos testes finais e que seriam entregues em princípios de Julho.

Lançamento Veículo Data

Hora (UTC)

Carga Versão
2018-046 70104303-2TRS2S1.6 21/Mai/18

08:44:09,7

Cygnus OA-9

“J.R. Thompson”

230
2018-092 70107301-2TRS2S1.9 17/Nov/18

09:01:31,9

Cygnus NG-10E

“SS John Young”

230
2019-022 70107302-2TRS2S1.10 17/Abr/19

20:46:11

Cygnus NG-11

“SS Roger Chaffee”

230
2019-071 70108301-2TRS2S1.11 02/Nov/19

13:59:47

Cygnus NG-12

“SS Alan Bean”

230+
2020-006 70108401-2TRS2S1.12 15/Fev/20

20:21:04,9

Cygnus NG-13 (CRS-13)

“SS Robert H. Lawrence”

230+
2020-069 70109301-2TRS2S1.13 03/Out/20

01:16:18,3

Cygnus NG-14 (CRS-14)

“SS Kalpana Chawla”

230+
2021-013 ??-2TRS2S1.14 20/Fev/21

17:36

Cygnus NG-15 (CRS-15)

“SS Katherine Johnson”

230+
2021-072 ??-2TRS2S1.15 10/Ago/21

22:01:09.300

Cygnus NG-16 (CRS-16)

“SS Ellison Onizuka”

230+
2022-025 ??-?? 17/Fev/22

17:40:07,300

Cygnus NG-17 (CRS-17)

“S.S. Piers Sellers”

230+
2022-149 ??-?? 07/Nov/22

13:31:42

Cygnus NG-18 (CRS-18)

“S.S. Sally Ride”

230+

Como explicar a designação do Antares-230? O número ‘230’ na designação desta versão do Antares mostra-nos os diferentes componentes de propulsão deste lançador. O algarismo ‘2’ representa o motor RD-181 (o algarismo ‘1’, como, por exemplo, no Antares-130, representa o motor AJ-26-62 derivado do motor NK-33). Por outro lado, o algarismo ‘3’ representa o motor Castro-30XL de propulsão sólida (nesta posição, o algarismo ‘1’ representa o motor Castor-30A, enquanto que o algarismo ‘2’ representa o motor Castor-30B). Finalmente, o algarismo ‘0’ representa a ausência de um terceiro estágio (nesta posição, o algarismo ‘1’ representa um terceiro estágio de bipropolente, enquanto que o algarismo ‘2’ representa um terceiro estágio derivado do motor Star-48).

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 6317

– Lançamento orbital EUA: 1845 (29,21%)

– Lançamento orbital MARS Wallops Isl.: 53 (0,84% – 2,87%)

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

6318 – 08 Nov (1606:??) – Falcon 9-185 (B1051.14) – Cabo Canaveral SFS, SLC-40/ASOG – Galaxy-31 (Galaxy-23R), Galaxy-32 (Galaxy-17R)

6319 – 10 Nov (0925:??) – Atlas-V/401 (AV-098) – Vandenberg SFB, SLC-3E – JPSS-2, LOFTID

6320 – 11 Nov (2250:??) – Chang Zheng-6A (Y2) – Taiyuan, LC-9A – ??

6321 – 12 Nov (02:20:??) – Chang Zheng-7 (Y6) – Wenchang, LC201 – Tianzhou-5, Aoke-1, Lianli, Shengxi Jishu Yanzheng Lifang, Zhixing-3A, Gaoxin-1, CAS-10 (Xiwang-4)

6322 – 14 Nov (1207:??) – SLS-1/ICPS – CE Kennedy, LC-39B – Artemis-I, BioSentinel, CuSP, LunaH-Map, Lunar IceCube, NEA Scout, LunIR (Skyfire), EQUULEUS, OMOTENASHI, ArgoMoon, Miles



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