Novo ‘cisne’ para a ISS

A Northrop Grumman Innovation Systems levou a cabo com sucesso o lançamento de uma nova missão logística para a estação espacial internacional.

O lançamento do veículo Cygnus NG-13 “SS Robert H. Lawrence” teve lugar às 2021:04,9UTC do dia 15 de Fevereiro de 2020 e foi levado a cabo pelo foguetão Antares-230+ (70108401-2TRS2S1.12) a partir do Complexo de Lançamento LP-0A do MARS Wallops Island.

O veículo de carga será capturado pelo Canadarm2 no dia 17 de Fevereiro, sendo posteriormente acoplado no porto nadir do módulo Unity, sendo o sistema de manipulação remota operado pelo astronauta Andrew Morgan e pela astronauta Jessica Meir.

A bordo do Cygnu NG-13 estarão mantimentos e equipamentos para apoiar dezenas de experiências e investigações científicas a bordo da estação espacial internacional. A sua missão terá uma duração de três meses acoplada ao módulo Unity da ISS e após se separar da estação irá levar a cabo uma missão secundária.

No total o Cygnus NG-13 transporta 3.633 kg de carga, dos quais 3.466 kg na secção pressurizada e 167 kg na secção despressurizada. Do total de carga na secção pressurizada estão 757 kg de mantimentos, 986 kg de investigações cientificas, 91 kg de equipamentos para actividades extraveículares, 1.603 kg de equipamentos para a ISS e 29 kg de recursos informáticos.

Equipamento e carga a bordo do Cygnus NG-13

A bordo do veículo Cygnus NG-13 seguem vários instrumentos que irão melhorar as capacidades do grande complexo orbital: o Columbus Ka-band Terminal (COLKa) é um módulo que irá melhorar e aumentar as capacidades de comunicação do módulo cientifico Columbus; as unidades sobressalentes Major Constituents Analyzer (MCA) Mass Spectrometer são fundamentais para apoiar os laboratórios e conectar as operações dos MCA para detectar os constituintes atmosféricos abordo da estação espacial; o conjunto External High Definition Camera (EHDC) é uma unidade suplente que irá substituir uma câmara avariada durante uma actividade extraveícular a realizar em 2020; Water Stowage System (WSS) Resupply Tanks (RST) são nove tanques de água para os requisitos da tripulação e equipamentos durante o ano de 2020; o Nitrogen/Oxygen Recharge System (NORS) são dois tanques recarregáveis para abastecer o oxigénio em órbita para ser utilizado em futuras actividades extraveículares e um tanque de ar para apoiar o equipamento Commercial Crew Vehicle (CCV) Emergency Breathing Air Assembly (CEBAA) que será lançado em 2020.

As novas experiências que chegam à ISS desafiarão e inspirarão futuros cientistas e exploradores, e fornecem informações valiosas para os investigadores. As experiências testarão novas instalações para visualização microscópica e cultura de células, identificação de partículas, procurarão entender melhor como o fogo se espalha na microgravidade e estudarão como os bacteriófagos se comportam no espaço.

O Mobile SpaceLab é uma instalação de cultura de tecidos e células que é lançada e transportada de volta em veículos de carga e que oferece aos investigadores uma plataforma de retorno rápido e alto rendimento para realizar experiências sofisticadas de biologia em microgravidade, incluindo microscopia e trocas de fluidos. O Mobile SpaceLab pode realizar experiências de biologia deforma autónoma até um mês a bordo da ISS sem a necessidade de interferências da tripulação.

Entender como os incêndios se espalham no espaço é vital para o desenvolvimento de materiais resistentes a chamas e fogo, e para a criação de medidas de prevenção. Porém, é difícil realizar experiências que envolvam de chamas a bordo de uma nave espacial. A Spacecraft Fire Experiment-IV (Saffire-IV) usa o veículo Cygnus após a sua separação da estação espacial para examinar o crescimento do fogo em diferentes materiais e condições ambientais. Também demonstra a detecção de fogo, monitorização e recursos de limpeza pós-incêndio.

O Mochii é um microscópio electrónico de varredura em miniatura que ajuda na identificação rápida de partículas encontradas na estação espacial, muitas delas invisíveis a olho nu. Tais partículas podem causar veículo o mau funcionamento do equipamento e ameaçam a saúde da tripulação, mas actualmente as amostras devem ser devolvidas para a Terra para análise, deixando a tripulação e o veículo em risco. O Mochii também fornece uma nova e poderosa plataforma de análise para ajudar as novas ciências e engenharia de microgravidade.

Os bacteriófagos, ou fagos, são vírus que invadem e destroem bactérias alvo sem prejudicar células humanas ou a população bacteriana benéfica do corpo. A experiência Evolution of New Phage-Bacteria Interactions from Exposure to Space Environment (Phage Evolution) examina a efeitos da microgravidade e exposição à radiação nas interacções fago e hospedeiro bacteriano, incluindo a especificidade do fago para um hospedeiro bacteriano e resistência do hospedeiro a fagos específicos. Caracterizando os efeitos da microgravidade nos fagos pode levar a terapias melhoradas que fornecem tratamentos alternativos para infecções resistentes a antibióticos.

Os pequenos satélites

Além da carga usual, o Cygnus NG-13 transporta três pequenos satélites que serão colocados em órbita posteriormente: o Red-Eye 2 (PINOT-2), o DeMi e o TechEdSat-10.

O programa Red-Eye (ou PINOT) foi desenvolvido pela agência Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) para a demonstração de tecnologias com o objectivo de aumentar a utilidade dos micro-satélites de baixo custo. O programa é uma investigação que desenvolve e demonstra as ligações inter-satélite ultra-leves e de baixo consumo para satélites até 100 kg. O Red-Eye também demonstra novos componentes de controlo de atitude, processadores de bordo, software de sistemas de rádio e tecnologia de telescópios. O primeiro satélite foi transportado a bordo do veículo de carga Dragon CRS-17 a 4 de Maio de 2019. O terceiro satélite deverá ser lançado em 2020.

O satélite DeMi (Deformible Mirror) é um projecto de nanossatélites para testar uma missão de demonstração de um espelho deformável, liderada pelo laboratório pace Telecommunications, Astronomy and Radiation (STAR) do  Massachusetts Institute of Technology (MIT) e financiado pela DARPA. O MIT fornece o instrumento microelectromechanical system (MEMS) deformable mirror (DM) para a missão. A Aurora Flight Sciences gere o projecto e a integração de sistemas. O objectivo da missão DeMI é pilotar um CubeSat-6U com um sensor de frente de onda para demonstrar e caracterizar a operação de um MEMS DM na órbita terrestre baixa. Os espelhos deformáveis ​​são usados ​​para corrigir aberrações ópticas estáticas e dinâmicas em sistemas ópticos, com aplicações como o melhoramento do contraste nas imagens astronómicas ou nas comunicações ópticas espaciais, para acoplar luz laser numa fibra de modo único para pré-amplificação óptica. A missão DeMi visa qualificar o desempenho em órbita de espelhos deformáveis ​​MEMS para detecção de frente de onda em ciclo fechado.

O TechEdSat-10, ou TES-10, é um CubeSat-6U desenvolvido pela SJSU, pela Universidade do Idaho, e pelo Centro de Investigação Espacial Ames da NASA.

O satélite irá servir como um veículo de reentrada para medição precisa das temperaturas geradas durante o processo.

Lançamento do Cygnus NG-13

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+3,6s. O primeiro estágio irá desempenhar a sua função durante 3 minutos e 29 segundos, com o final da queima a ter lugar a uma altitude de 104 km. Seis segundos após o final da queima do primeiro estágio ocorre a separação entre este e o segundo estágio.

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As duas metades da carenagem de protecção separam-se 35 segundos após a separação dos dois estágios. 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 sete segundos mais tarde.

O tempo de duração da queima do segundo estágio será de 2 minutos e 43 segundos (T+7m 5s). A separação do Cygnus NG-13 “SS Robert H. Lawrence” terá lugar a T+8m 49s.

O astronauta Robert H. Lawrence

É tradição da empresa nomear cada veículo Cygnus em honra um indivíduo que desempenhou um papel fundamental no voo espacial humano. O major Lawrence foi seleccionado em homenagem ao seu lugar de destaque na história como o primeiro astronauta afro-americano.

Robert Henry Lawrence Jr. nasceu em Chicago, Illinois, em 2 de Outubro de 1935. Lawrence obteve um Bacharelato em Química pela Universidade de Bradley antes de fazer a transição para a Força Aérea dos Estados Unidos como oficial e piloto. Como um piloto acumulou mais de 2.500 horas de voo, incluindo 2.000 em aviões a jacto. Durante esse tempo, ele também obteve um doutorado em físico-química pela Universidade de Ohio em 1965.

A 30 de Junho de 1967, a Força Aérea dos EUA seleccionou Lawrence como membro do terceiro grupo de pilotos de pesquisa aeroespacial, também conhecidos como astronautas, para o Manned Orbiting Laboratory (MOL). Essa selecção fez de Lawrence o primeiro afro-americano a ser seleccionado como astronauta por qualquer programa espacial nacional. O MOL foi um esforço conjunto entre a Força Aérea dos EUA e o National Reconnaissance Office para obter informações confidenciais sobre os adversários da Guerra Fria na forma de imagens de alta resolução capturadas por mini-estações espaciais tripuladas em órbita terrestre baixa.

Como piloto, Lawrence passou grande parte de sua carreira com a Força Aérea treinando outros pilotos em técnicas e manobras de voo avançado. Foi durante uma destas sessões de treino em que Lawrence teve uma morte prematura apenas seis meses após ser seleccionado para o programa MOL. Enquanto praticava técnicas de pouso mais tarde usadas no vaivém espacial, Lawrence morreu num acidente de um jacto supersónico F-104 Starfighter na Base Aérea de Edwards, Califórnia.

Lawrence faleceu ao serviço do programa espacial, mas o seu legado viveu através de vários dos seus colegas astronautas do MOL que se juntaram à NASA e voaram no espaço após o cancelamento do programa. Embora a sua carreira tenha sido abreviada, ele abriu o caminho para as futuras gerações de pioneiros aeroespaciais de todas as raças destacando a necessidade de diversidade e inclusão em toda a indústria.

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.

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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 monopropelente como um motor de bipropelente 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
2014-039 70102401-2TRS2S1.4 13/Jul/14

16:52:16

Cygnus Orb-2

“SS Janice Voss”

120
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

20:21:00

Cygnus NG-13 (CRS-13)

“SS Robert H. Lawrence”

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 bipropelente, enquanto que o algarismo ‘2’ representa um terceiro estágio derivado do motor Star-48).

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 5919

– Lançamento orbital EUA: 1683 (28,43%)

– Lançamento orbital desde MARS Wallops Isl.: 46 (0,78% – 2,73%)

Os quadro seguinte mostra os lançamentos previstos e realizados em 2020 por polígono de lançamento.

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

5920 – 17 Fev (1503:XX) – Falcon 9-081 (B1056.4) – Cabo Canaveral AFS, SLC-41 – Starlink v1.0 (x60) F4

5921 – 18 Fev (2214:07) – Ariane-5ECA (L5111/VA252) – CSG Kouoru, ELA3 – JCSat-17, GEO-KOMPSAT-2B

5922 – 19 Fev (2105X:XX) – CZ-2D Chang Zhen-2D – Xichang, LC3 – XJS-F

5923 – 20 Fev (0800:00) – 14A14-1B Soyuz-2.1b/Fregat (?????/111-101) – GIK-1 Plesetsk, LC43/4 – Meridian-M nº 19L

5924 – 25 Fev (2030:XX) – Rocket v3.0 – Kodiak, LPB – NSLSat-1 (?)

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