Satélites de vigilância naval lançados desde Vandenberg

Após dois adiamentios, a Space Technologies (SpaceX) levou a cabo o lançamento da missão militar NROL-85 a partir da Base das Forças Espaciais de Vandenberg, Califórnia. O lançamento teve lugar às 1313:12UTC do dia 17 de Abril de 2022 e foi realizado pelo foguetão Falcon 9-148 (B1071.2) a partir do Complexo de Lançamento SLC-4E.

A carga principal desta missão foram dois satélites de vigilância oceânica do tipo Intruder (Intruder-13A/NOSS-3 13A e Intruder-13B/NOSS-3 13B), que receberam as designações militares USA-327 e USA-328.

Todas as fases do lançamento decorreram como previsto, com o primeiro estágio do foguetão lançador a ser recuperado na zona de aterragem LZ-4 em Vandenberg.

O programa SB-WASS (NOSS) e os satélites Intruder

O programa SB-WASS (Space Based Wide Area Surveillance System) é um programa militar secreto que utiliza grupos de três satélites (tripletos) ou dois satélites (dupletos) para executaram vigilância militar naval. Também denominado RANGER estes satélites fazem parte da segunda geração de satélites NOSS, com o primeiro grupo de veículos deste programa foi colocado em órbita a 8 de Junho de 1990. O lançamento foi realizado num azimute de 51.º, mas uma manobra de alteração do plano orbital colocou o satélite numa órbita circular a 454 km de altitude e com uma inclinação de 61.º. Uma manobra posterior realizada a 19 de Junho de 1990 elevou a inclinação orbital para 63,4º e após esta manobra foram separados três sub-satélites.

A identidade destas cargas colocadas em órbita não era muito clara inicialmente, com várias interpretações a serem discutidas, incluindo a possibilidade de haver uma relação com os sub-satélites de vigilância electrónica libertados pelos KH-9.

Porém, é claro que estes dois tipos de lançamentos incluíram a colocação em órbita de conjuntos de tripletos de sub-satélites que foram colocados em órbitas com uma inclinação de 63.º que lhes permite manter uma formação estável em torno do planeta. Logo, estes sub-satélites foram interpretados como sendo provavelmente relacionados com o programa NOSS. Cada um destes veículos deverá ter uma massa de várias centenas de quilogramas, consistente com a presença de um sensor de infravermelhos avançado para detecção tal como foi reconhecido existir no programa NOSS.

Um segundo tripleto foi lançado a 8 de Novembro de 1991. Uma terceira tentativa de lançamento foi fracassada no dia 2 de Agosto de 1993 quando um foguetão Titan-403A (K-11 45F-9) explodiu pouco após ter sido lançado (1959UTC) desde o Complexo SLC-4E da Base Aérea de Vandenberg. A constelação operacional foi completa com o lançamento de mais um tripleto de veículos a 12 de Maio de 1996. Tanto a então Martin Marietta como a Lockheed foram as principais empresas contratadas para este programa.

Os primeiros satélites da terceira geração NOSS (obviamente pertencentes à classe SB-WASS) foram colocados em órbita a 8 de Setembro de 2001. Foi com surpresa que se assistiu ao aparecimento de somente dois satélites em órbita resultantes deste lançamento o que levou a especulações relativas à possível não separação de um terceiro veículo. No entanto, esta questão ficou resolvida com o lançamento realizado a 2 de Dezembro de 2003 e resultou igualmente na colocação em órbita de somente dois satélites o que indicava uma terceira geração de veículos. No ano de 2013 surgia a informação de que estes satélites eram designados como ‘Intruder’.

É curioso que, devido a uma razão desconhecida, o US Strategic Command só lista a existência de um satélite quer para o lançamento levado a cabo a 8 de Setembro de 2001, quer para o lançamento realizado a 2 de Dezembro de 2003. Porém, é catalogado para cada lançamento um objecto C denominado como “destroço” resultante de cada lançamento. Muito provavelmente o segundo satélite foi “erradamente” catalogado como destroço como forma de encobrir a natureza dos veículos. Os dois satélites podem ser rapidamente detectados voando em formação com o auxílio de binóculos.

Os satélites NOSS da terceira geração terão um peso combinado aproximado de 6500 kg cada e são produzidos pela Lockheed Martin Astronautics, em Denver.

Cada grupo de três satélites voa em formações triangulares com uma separação de 55,6 km e envia dados relativos à localização e direcção de determinada embarcação que seja observada pelos seus sensores electrónicos e de interferometria. Uma base de dados global e em tempo real relativa às movimentações de cada embarcação é constantemente actualizada à medida que os dados de cada grupo de satélites são combinados com outros dados e com dados provenientes de sistemas de vigilância da USN e da Guarda Costeira dos Estados Unidos.

Lançamento

A cerca de dez horas do lançamento procede-se à activação eléctrica do foguetão Falcon-9. Tanto o lançador como a sua carga são submetidos a uma série de verificações testes antes do início do abastecimento do querosene RP-1. O Director de Voo consulta os controladores a T-38m, determinando assim se tudo está pronto para o início do abastecimento do lançador. O processo de abastecimento de RP-1 inicia-se a T-35m no primeiro estagio, seguindo-se o início do abastecimento do oxigénio líquido (LOX) na mesma altura. O abastecimento de LOX ao segundo estagio inicia-se a T-16m.

A fase terminal da contagem decrescente inicia-se com os motores a serem condicionados termicamente para o lançamento a T-7m. A T-1m é enviado um comando para o computador de voo para iniciar as verificações pré-lançamento e o sistema de supressão sónica é activado na plataforma de lançamento que é inundada por milhões de litros de água. Por esta altura os tanques de propelente também são pressurizados. A T-45s o Director de Lançamento da SpaceX verifica se todos os parâmetros estão prontos para a missão, sendo também verificado que o espaço aéreo está pronto para o lançamento. 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, de máxima pressão dinâmica, é atingida a T+1m 12s. É nesta altura que o lançador atinge o ponto mais elevado de ‘stress’ mecânico na sua estrutura.

O final da queima do primeiro estágio (MECO – Main Engine Cut-Off) ocorre a T+2m 16s, dando-se quatro segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio, com este a entrar em ignição a T+2m 41s. A ejecção das duas metades da carenagem de protecção ocorre a T+3m 15s.

A queima de regresso do primeiro estágio ocorre entre T+2m 33s e T+3m 21s A queima de reentrada do primeiro estágio ocorre entre T+6m 15s e T+6m 36s, enquanto a queima de aterragem ocorre entre T+7m 28s e T+8m 0s, aterrando na Zona de Aterragem LZ-4 da Base das Forças Espaciais de Vandenberg.

Devido à natureza militar da missão não foram divulgados as fases de ignição do segundo estágio bem como os tempos de separação dos dois satélites.

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 estágio B1071

Para esta missão a SpaceX utilizou o foguetão Falcon-9 (B1071.2), com o primeiro estágio B1071 a realizar a sua 2.ª missão.

Este primeiro estágio foi utilizado pela primeira vez a 2 de Fevereiro de 2022 quando às 2027:26UTC foi lançado a partir do Complexo de Lançamento SLC-4E da Base das Forças Espaciais de Vandenberg, califórnia, para colocar em órbita a missão NROL-87. Na sua primeira missão o B1071 foi recuperado na zona de aterragem LZ-4 na Base de Vandenberg.

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.

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.

Lançamento Veículo 1.º estágio Local Lançamento Data Hora (UTC) Carga Recuperação
2022-009 139 B1071.1 VSFB, SLC-4E 02/Fev/22 20:18 NROL-87 LZ-4
2022-010 140 B1061.6 KSC, LC39A 03/Fev/22 18:13:20 Starlink 4-7 ASOG (Oc. Atlântico)
2022-015 141 B1058.11 CCSFS, SLC-40 21/Fev/22 14:44:20 Starlink 4-8 ASOG (Oc. Atlântico)
2022-016 142 B1063.4 VSFB, SLC-4E 25/Fev/22 17:12:20 Starlink 4-11 OCISLY (Oc. Pacífico)
2022-022 143 B1060.11 KSC, LC-39A 03/Mar/22 14:25:00 Starlink 4-9 JRTI (Oc. Atlântico)
2022-025 144 B1052.4 CCSFS, SLC-40 09/Mar/22 13:45:10 Starlink 4-10 ASOG (Oc. Atlântico)
2022-029 145 B1051.12 CCSFS, SLC-40 19/Mar/22 04:42:30 Starlink 4-12 JRTI (Oc. Atlântico)
2022-033 146 B1061.7 CCSFS, SLC-40 01/Abr/22 16:24:17 Transporter-4 JRTI (Oc. Atlântico)
2022-037 147 B1062.5 KSC, LC-39A 08/Abr/22 15:17:12 Axiom-1 ASOG (Oc. Atlântico)
2022-040 148 B1071.2 VSFB, SLC-4E 17/Abr/22 13:13:12 NROL-85 LZ-4

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 6206

– Lançamento orbital EUA: 1794 (28,91%)

– Lançamento orbital desde Vandenberg: 198 (3,19% – 11,03%)

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

6207 – 21 Abr (1516:??) – Falcon 9-149 (B1058.12) – Cabo Canaveral SFS, SLC-40 – Starlink G4-14 (x48) F42 [v1.5 L13]

6208 – 22 Abr (2235:??) – Onenui (Máhia) LC-1? – Electron/Curie (F26 “There and Back Again”) – AuroraSat-1, Unicorn-2, TRSI-2, TRSI-3, MyRadar-1, E-space, E-space, E-space, BRO-6, Copia, vários satélites SpaceBEE

6209 – 23 Abr (1014:??) – CE Kennedy, LC-39A/ASOG – Falcon 9-149 (B1067.4) – Crew Dragon Freedom (USCV-4 Crew-4)

6210 – 26 Abr (0420:??) – Mar Amarelo, DeBo-3 – Chang Zheng-11H (Y3) – Jilin-1 Gaofen-04A ‘Anxi Tieguanyin 2’, Jilin-1 Gaofen-03D 04, Jilin-1 Gaofen-03D 05, Jilin-1 Gaofen-03D 06, Jilin-1 Gaofen-03D 07, Jilin-1 Gaofen-03D 08, Jilin-1 Gaofen-03D 09

6210 – 27 Abr (????:??) – GIK-1 Plesetsk, LC35/1 – Angara-A1.2/AM (71602/x) – MKA-R n.º 1

6211 – 03 Mai (????:??) – Onenui (Máhia), LC-1A – Electron – CAPSTONE

6212 – 10 Mai (????:??) – Wenchang, LC201 – Chang Zheng-7 (Y5) – Tianzhou-4

6213 – 19 Mai (2254:??) – Cabo Canaveral SFS, SLC-41 – Atlas-V/N22 (AV-082) – CST-100 Starliner (Boe-OFT 2)

6214 – 19 Mai (????:??) – Naro, LC-2 – Nuri – NEXTSat-2, ??



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