Novo cisne a caminho da ISS

A Northrop Grumman Innovation Systems levou a cabo com sucesso o lançamento de uma nova missão para a estação espacial internacional ao colocar em órbita o veículo de carga Cygnus NG-15 ‘SS Katherine Johnson’ na missão logística CRS-15. O lançamento teve lugar às 17:36:54,3UTC do dia 20 de Fevereiro de 2021 e foi levado a cabo pelo foguetão Antares-230+ (??-2TRS2S1.14) a partir do Complexo de Lançamento LP-0A do MARS Wallops Island.

O veículo de carga foi capturado pelo Canadarm2 às 0938UTC do dia 22 de Fevereiro, sendo posteriormente acoplado (1212UTC) no porto nadir do módulo Unity, sendo o sistema de manipulação remota da ISS operado pelo astronauta Japonês, Soichi Noguchi, tendo como suplente o astronauta Norte-americano, Michael Hopkins. A acoplagem com o módulo Unity é feita de forma remota a partir do Centro de Controlo de Missão.

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

A actual tripulação a bordo da estação espacial internacional integra a Expedição 64 que é comandada pelo Russo, Sergei Nikolayevich Ryzhikov e da qual fazem ainda parte Sergei Vladimirovich Kud-Sverchkov (Rússia), Kathleen Hallisey Rubins (EUA), Michael Scott Hopkins (EUA), Victor Jerome Glover (EUA), Soichi Noguchi (Japão) e Shannon Walker (EUA).

A bordo do Cygnus NG-15 encontram-se mantimentos e equipamentos para apoiar dezenas de experiências e investigações científicas a bordo da estação espacial internacional. As experiências que irão beneficiar desta missão são a Spaceborne Computer-2, um sistema computadorizado de última geração que está a ser estudado para aumentar a velocidade de processamento de dados para as experiências realizadas a bordo da ISS; a segunda experiência da LambdaVision, que irá estudar as vantagens do fabrico de retinas artificiais no espaço; a Micro-16, que é uma investigação que estuda as alterações na força muscular em vermes para ajudar a melhor compreender a deterioração muscular que os astronautas podem sofrer em microgravidade; a experiência Real-Time Protein Crystal Growth-2, que irá demonstrar novos métodos para a produção de cristais proteícos de alta-qualidade em microgravidade; A-HoSS, um sistema de detecção de radiação desenvolvido para a cápsula Orion e certificada para ser utilizada na missão Artemis II, a primeira missão tripulada do programa a orbitar a Lua; Exploration ECLSS: Brine Processor System, uma demonstração de uma tecnologia regenerativa de suporte de vida que irá ajudar a fornecer ar mais limpo e água à tripulação da estação espacial.

No lançamento o Cygnus NG-15 tem uma massa de 8.050 kg, dos quais 800 kg correspondem ao propelente e 3.810 kg à carga transportada (3.734 kg sem o empacotamento), destes 932 kg de mantimentos, 1.127 kg de investigações cientificas, 24 kg de equipamentos para actividades extraveículares, 1.413 kg de equipamentos para a ISS, 1 kg de recursos informáticos, 24 kg de equipamwento para a secção Russa da ISS e 76 kg na secção despressurizada.

A bordo seguiram também os pequenos satélites Gunsmoke-J 2 (Jacob’s Ladder 2), DhabiSat (MYSAT-2), IT-SPINS, MAYA-2, Guaranisat-1, Tsuru, RSP-01, Hirogari, TUMnanoSAT, TAU-SAT 1 e 30 pequenos satélites ThinSat agrupados em nove veículos (ThinSat-2A a ThinSat-2I). Existem ainda dois satélites não identificados que pertencem ao Governo dos Estados Unidos.

Tal como aconteceu nas missões anteriores, a Northrop Grumman baptizou o veículo Cygnus NG-15 com o nome de uma personalidade que teve um papel importante na História do voo espacial tripulado. Assim, a 1 de Fevereiro de 2021, a NGIS informava que este veículo foi baptizado em honra de Katherine Johnson, uma matemática Norte-americana cujos cálculos feitos à mão foram importantes no voo tripulado de John Glenn.

Katherine Johnson nasceu a 26 de Agosto de 1918 em White Sulphur Springs, Virgínia Ocidental. Os seus pais inscreveram a jovem Katherine na escola secundária no campus do Colégio Estatal da Virgínia Ocidental quando tinha 10 anos, pois não existia ensino público na zona da sua residência para estudantes negros. Depois da sua formação académica inicial, com 14c anos de idade, Katherin Johnson ingressou no ensino estatal da Virgínia Ocidental, onde assistiu a todas as aulas de matemática que eram proporcionadas, levando a que os professores criassem formações específicas para ela.

Em 1937, Johnson finalizou a sua formação em matemática e língua Francesa, tendo somente 18 anos de idade. Mais tarde tornou-se na primeira mulher negra a assistir a aulas na Universidade da Virgínia Ocidental e uma dos três estudantes negros a serem seleccionados para integrar o programa de formação académica. Posteriormente, Johnson decidiu deixar os estudos para iniciar uma vida familiar.

Em 1953, ingressou no denominado ‘West Area Computing Group‘ (somente composto por pessoas de cor) no National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) no Laboratório Langley. Em 1957, Johnson integrou o Space Task Group (STG) do NACA – que mais tarde nessde ano se tornou na NASA – e a equipa deu os primeiros passos para tornar o voo espacial tripulado uma realidade.

Durante a sua permanência no STG, Johnson executou a análise de trajectória para a missão de Alan Shepard em Maio de 1962. Também foi co-autora de um ensaio sobre voo orbital e aterragem, tornando-se na primeira mulher a receber crédito como autora de um ensaio de investigação na NASA. Johnson é mais conhecida pelo seu trabalho na missão orbital de John Glenn. O astronauta requereu especificamente que Johnson levasse a cabo os cálculos computacionais à mão para atestar o seu trabalho, dizendo “se ela dizer que estão bem, eu estou pronto para ir.”

Johnson contribuiu com cálculos importantes para a alunagem da Apollo-11, e foi autora ou co-autora de 26 ensaios durante a sua permanência na NASA. Em 1986, após trabalhar em Langley durante 33 anos, Johnson reformou-se. Em 2015, com 97 anos de idade, a Johnson foi atribuída a Medalha da Liberdade pelo Presidente Barack Obama, a maior honra para cidadãos Norte-americanos.

Johnson faleceu a 24 de Fevereiro de 2020, com 101 anos de idade. O seu trabalho na NASA literalmente lançou os Estados Unidos no espaço, e o seu legado continua a inspirar jovens negras todos os dias.

Lançamento do Cygnus NG-15

O foguetão Antares-230* com o veículo Cygnus NG-15 foi transportado para a Plataforma de Lançamento LP-0A no dia 16 de Fevereiro de 2021, iniciando-se então os preparativos finais para o lançamento. A maior parte da carga já se encontrava nesta altura no interior do veículo, porém, a 19 de Fevereiro, procedeu-se à colocação no Cygnus de algumas experiências, bem como os mantimentos frescos para a tripulação. A janela de lançamento para esta missão tinha uma duração de cinco minutos.

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 83,9 km. Seis segundos após o final da queima do primeiro estágio ocorre a separação entre este e o segundo estágio a uma altitude de 88,9 km.

As duas metades da carenagem de protecção separam-se 30 segundos após a separação dos dois estágios (altitude de 111 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 km.

A queima do segundo estágio termina a T+ 6m 52 (a uma altitude de 178,3 km). A separação do Cygnus NG-15 tem lugar a T+8m 52s. Após se separar do segundo estágio do foguetão lançador, o Cygnus NG-15 encontra-se numa órbita com um perigeu a 181 km de altitude, apogeu a 358 km de altitude e inclinação orbital de 51,63º. O veículo vai então iniciar uma série de manobras orbitais que o irão levar a aproximar da ISS até um ponto no qual será capturado pelo Candarm2.

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.

Pequenos satélites a bordo do Cygnus NG-15

A bordo do Cygnus NG-15 seguiram também vários que serão colocados em órbita através dos sistemas Sligshot e Nanoracks. Os pequenos satélites são o Gunsmoke-J 2 (Jacob’s Ladder 2), ?????, ?????, DhabiSat (MYSAT 2), IT-SPINS, e trinta satélites ThinSat-2A a ThinSat-2I.

Desenvolvido pelo Los Alamos National Laboratory (LANL) para o US Army SMDC (Space Missile Defense Command) com a missão de demonstrar a recolha avançada de informação em apoio directo das operações de combate do exército Norte-americano, os satélite Gunsmoke-J são baseados na plataforma CubeSat-3U, tendo uma massa de 5 kg. Na verdade, os satélites são compostos por um CubeSat-1.5U Prometheus Block-2, desenvolvido pelo LNAL, ao qual é acoplado um módulo experimental Gunsmoke-J 1.5. O fornecimento de energia e as comunicações são processados através do módulo Prometheus, enquanto que o módulo Gunsmoke-J utiliza sistemas electrónicos avançados para permitir a utilização de meios de inteligência para fornecer dados tácticos para os combatentes de uma forma responsiva e persistente.

Baseado no modelo CubeSat-2U e com uma massa de 1 kg, o satélite DhabiSat (também designado MYSAT-2) é um pequeno satélite educacional desenvolvido por estudantes da Universidade Khalifa com apoio da Companhia Al Yah Satellite (Yahsat) e da Northrop Grumman Innovation Systems. O desenvolvimento do satélite permitiu aos estudantes projectar, implementar e testar módulos de software para determinação de atitude e sistemas de controlo. Os trabalhos de desenvolvimento foram levados a cabo nos laboratórios da Yhasat, que são parte do Centro de Inovação e tecnologia Espacial da Universidade Khalifa. O satélite será operado pelo Yahsat Space Lab e pela Universidade Khalifa.

O satélite irá determinar a precisão de várias estratégias do sistema de controlo e determinação de atitude e validar as mesmas ao obter imagens utilizando uma cãmara digital a bordo apontada em direcções específicas. Os novos algoritmos deverão melhorar a precisão de orientação dos CubeSat e o seu tempo de resposta a alterações de atitude em comparação com os actuais algoritmos. Em termos de recursos de sistema, o Dhabisat irá necessitar de menos energia para obter o alvo de orientação e em caso de ser bem sucedido, os algoritmos irão obter experiência a bordo do satélite, que pode então ser utilizasa como linha de base para futuras missões CubeSat.

O satélite IT-SPINS (Ionospheric-Thermospheric Scanning Photometer for Ion-Neutral Studies) é um CubeSat-3U anteriormente designado como SpaceBuoy. Foi desenvolvido pelo Laboratório de Engenharia e Ciência Espacial (Space Science and Engineering Laboratory – SSEL) da Universidade Estatal do Montana, e irá demonstrar a utilidade de nano-satélites de baixo custo para fornecer observações para suplementar os modelos de previsão ionosférica. O satélite tem uma massa de 4 kg.

Os satélites ThinSat-2 (ThinSat-2A a ThinSat-2I) são desenvolvidos e operados pela Virginia Space. Os satélites têm como objectivo promover a educação STEM e promover a investigação em ciências espaciais e de engenharia a todos os níveis de ensino. Os estudantes irão analisar os dados obtidos pelas suas experiências e no final submeter um relatório onde é explicado as suas conclusões. Os dados são obtidos em tempo real através da rede Globalstar.

Nesta missão os trinta ThinSat encontram-se agrupados em nove ‘filas’ que assim compõem os nove satélites. Estes são transportados e depois colocados em órbita a partir de dispensadores CSD. As ‘filas’ podem ser compostas por oito, seis ou cinco ThinSat (em combinações de um ou dois satélites) até um satélite com seis ThinSat.

Os satélites ThinSat serão colocados em órbita a partir do segundo estágio do foguetão Antares-230+. Os satélites separaram-se a T+13m 42a. A T+14m 42s transmitiam informações sobre o seu estado. Os satélites irão transmitir dados durante cinco dias antes de reentrarem na atmosfera.

MAYA-2, Tsuru e Guaranisat-1

Os satélites Bird são um projecto de pequenos CubeSat tecnológicos no formato 1U construído pelo Instituto de Tecnologia de Kyushu (Kyutech) como projecto multinacional Joint Global Multi-Nation Birds Satellite, que é um projecto de satélite interdisciplinar transfronteiriço para países não-espaciais apoiados pelo Japão. Os países participantes no projecto Bird 1 são: Japão (Toki, BirdJ), Gana (GanaSat 1, Bird G), Mongólia (Mazaalai, Bird M), Nigéria (Nigéria EduSat 1, Bird N) e Bangladesh (BRAC Onnesha, Bird B). Uma segunda fase, o Bird-2, teve lugar em 2018 com a participação das Filipinas (MAYA, Bird PHL), Butão (Butão 1, Bird BTN) e Malásia (UiTMSAT 1, Bird MYS), e uma terceira fase, Bird-3, foi composta por satélites do Nepal (NepaliSat 1, Bird NPL), Sri Lanka (Raavana 1, Bird LKA) e Japão (Uguisu, Bird JPN). O quarto grupo de satélites, Bird-4, foi composto por satélites provenientes das Filipinas (MAYA-2, Bird PHL2), do Paraguai (Guaranisat-1, Bird ??) e do Japão (Tsuru, Bird JPN2).

Durante o projecto de dois anos, os estudantes projectaram, desenvolveram e operaram cinco unidades idênticas de CubeSats pertencentes aos cinco países participantes e operando a partir de 7 estações terrestres (a operação é feita em sete estações terrestres; os cinco países participantes, incluindo Tailândia e Taiwan). Pela primeira vez no mundo, uma constelação de cinco CubeSats operou em sete estações terrestres interligadas. Quinze estudantes de seis dos sete países participantes que pertencem à Escola de Engenharia de Graduação do Instituto de Tecnologia de Kyushu e matriculados como alunos de Mestrado ou Doutorado no Curso Internacional de Engenharia Espacial  executam este projecto com o apoio de membros do corpo docente. Este projecto espera fornecer grande experiência para estudantes de nações em desenvolvimento para o desenvolvimento de satélite.

RPS-1

O satélite educacional RSP-01 foi construído pelo Projecto Ryman Sat no qua participam pessoas que não estão ligadas na exploração espacial, mas que podem torná-la mais acessível para todos.

O satélite Ryman Sat Project-01 (RSP-01) “Selfie-sh” é um CubeSat-1U com uma massa de 1,29 kg e dimensões 10x10x11.35 cm. Após ser colocado em órbitab a partir da ISS, o pequeno satélite irá estender um pequeno braço robótico na extremidade do qual possui uma câmara fotográfica que irá obter imagens do satélite tem a Terra como pano de fundo. O satélite irá também demonstrar um sistema de controlo de atitude utilizando dispositivos de reacção. O seu tempo de vida útil em órbita será de 100 a 250 dias.

Hirogari

O Hirogari é um CubEsat-2U com uma massa de 2,368 kg e com dimensões 10 ✕ 10 ✕ 20 cm. O satélite é baseado no desenho do OPUSAT, mas introduzindo uma nova metodologia de sistema que facilita o desenvolvimento do projecto por parte de estudantes.

O foi desenvolvido pela Universidade do Município de Osaka em colaboração com o Muroran Institute of Technology Aerospace Plane System Research Center.

TUMnanoSAT

O TUMnanoSAT (à direita) é um CubeSat-1U com uma massa de cerca de 1 kg desenvolvido pela Universidade Técnica da Moldávia. É um satélite educacional que servirá como demonstrador tecnológico.

TAU-SAT 1

O TAU-SAT 1 é um CubeSat-3U desenvolvido pelo Miniature Satellite Lab da Universidade de Tal Aviv. Com uma massa inferior a 2,5 kg, as suas dimonsões são 10 x 10 x 30 cm. O satélite irá medir a eadiação cósmica em torno da Terra e a informação obtida será enviada para o Centro de Investigação Nuclear Soreq. No futuro, a informação sewrá utilizada para melhorar o equipamento de protecção contra a radiação para os astronautas e sistemas espaciais.

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
2014-F03 70103404-2TRS2S1.5 28/Out/14

22:22:40

Cygnus Orb-3

“SS Deke Slayton”

130
2016-062 70105301-2TRS2S1.7 17/Out/16

23:45:40

Cygnus OA-5

“SS Alan Poindexter”

230
2017-071 70105401-2TRS2S1.8 12/Nov/17

12:19:54,6

Cygnus OA-8

“S.S. Gene Cernan”

230
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+

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: 6035

– Lançamento orbital EUA: 1729 (28,65%)

– Lançamento orbital desde MARS Wallops Isl.: 49 (0,81% – 2,83%)

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

6036 – 22 Fev (????:??) – Chang Zheng-4C (Y32) – Jiuquan, LC43/94 – Yaogan Weixing-31 Grupo-3 (3 satélites)

6037 – 26 Fev (0300:??) – Falcon 9 (B1049.8) – Cabo Canaveral SFS, SLC-40 – Starlink-F18 (x60) [v1.0 L19]

6038 – 28 Fev (0453:??) – PSLV-DL (PSLV-C51) – Satish Dawan SHAR, FLP – Amazônia, INS-2TD Satish Dhawan, UNITYSat (x3)

6039 – 28 Fev (????:??) – 14A14-1B Soyuz-2.1b/Fregat (Р15000-032/122-07) – Baikonur, LC31 PU-6 – Arktika-M1

6040 – 04 Mar (????:??) – Ariane-5ECA (VA254) – CSG Kourou, ELA3 – Star One-D2, Eutelsat Quantum



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