Soyuz dos trópicos lança Falcon Eye-2

A Arianespace levou a cabo o primeiro lançamento de um foguetão Soyuz-ST a partir da Guiana Francesa desde Dezembro de 2019, colocando em órbita um satélite de reconhecimento militar para os Emirados Árabes Unidos.

O lançamento do satélite Falcon Eye-2 teve lugar às 0133:28UTC do dia 2 de Dezembro de 2020 e foi levado a cabo pelo foguetão 372RN21A Soyuz-ST-A/Fregat-M (N15000-010/133-??) a partir do Complexo de Lançamento ELS do CSG Kourou (Sinnamary). Esta foi a missão VS24.

O lançamento havia sido adiado por duas vezes a 30 de Novembro e 1 de Dezembro devido às más condições meteorológicas e devido a problemas técnicos.

Desenvolvido pela EADS Astrium (actual Airbus Defence and Space) e baseado na plataforma AstroSat-1000, o Falcon Eye-2 transporta uma carga de observação desenvolvida pela Thales Alenia Space. No lançamento o satélite tinha uma massa de 1.197 kg.

O contrato original assinado entre os Emirados Árabes Unidos e as empresas EADS Astrium e Thales Alenia Space, encomendou dois satélites de reconhecimento óptico de alta-resolução Falcon Eye. Os satélites seriam baseados em versões melhoradas dos satélites de observação Pléiades, estando equipados com o sistema de observação HiRI (High-Resolution Imager) fornecendo uma resolução no solo de 70 cm ao longo de um varrimento de 20 km.

O satélite irá operar numa órbita a 611 km de altitude e o seu tempo de vida útil é de 5 anos. Está equipado com três asas solares para o fornecimento de energia eléctrica que é armazenada em baterias interiores.

O contrato previa que ambos os satélites seriam colocados em órbita por foguetões Vega em 2019, porém, a falha no lançamentro do Falcon Eye-1 a 11 de Julho de 2019 na missão VV15 do foguetão Vega, levou a que as Forças Armadas dos Emirados Árabes Unidos solicitassem à Arianespace que o Falcon Eye-2 viesse a ser lançado por um foguetão 372RN21A Soyuz-ST-A/Fregat-M.

O lançamento do Falcon Eye-2 estava previsto para ter lugar às 0133:28UTC do dia 6 de Março de 2020, tendo o lançador sido transportado para a plataforma de lançamento no dia 2 de Março. No entanto, a 5 de Março era detectado um problema na cablagem eléctrica do estágio superior Fregat-M que levou ao adiamento do lançamento. Na altura, foi tomada a decisão de se proceder à substituição do estágio Fregat-M e o lançamento era adiado para uma data entre 1 e 10 de Abri. Porém, a 16 de Março, todas as campanhas de lançamento eram suspensas no CSG Kourou devido à pandemia Covid-19, levando a um adiamento da missão VS24.

A 2 de Abril, e assumindo um retomar de operações no CSG Kourou antes do final do ano, a agência de notícias Russa, ITAR-TASS, revelava que o lançamento do Falcon Eye-2 deveria ter lugar a 15 de Setembro. A 2 de Maio, os restantes especialistas Russos que se encontravam em Kourou, regressavam à Rússia. Já em finais de Março, cerca de 25 especialistas da Roscosmos voltaram para a Rússia, depois da suspensão das operações devido à pandemia do coronavírus. Ao mesmo tempo, 21 outros especialistas permaneceram então em Kourou porque o estágio superior do lançador não poderia ser deixado abastecido. A 25 de Abril, nove funcionários da Associação de Pesquisa e Produção Lavochkin havia regressado à Rússia.

Tendo sido deixado em estado de armazenamento, todo o equipamento associado com a missão VS24 encontrava-se desactivado. Porém, a 30 de Maio suou um alarme de detecção de vapor de tetróxido de nitrogénio na zona de armazenamento do estágio Fregat-M, o que levou a que a 6 de Junho, trinta especialistas da Lavochkin chegassem a Kourou para analisar e resolver a situação.

A 15 de Junho a agência de notícias Russa, RIA Novisti, anunciava que o lançamento do Falcon Eye-2 teria lugar a 17 de Outubro. Um novo adiamento seria referido a 21 de Setembro, indicando que o lançamento era adiado para 3 de Novembro devido a novos problemas com o estágio Fregat-M. A 3 de Novembro era anunciado que o lançamento teria lugar a 28 de Novembro.

Durante os preparativos para o lançamento, os técnicos Russos descobriram uma válvula defeituosa num dos propulsores laterais do foguetão lançador a 23 de Novembro. No entanto, os trabalhos de substituição desta válvula não originou um novo adiamento, tendo sido utilizada uma outra válvula de um outro lançador que se encontrava em Kourou. A 26 de Novembro, o foguetão 372RN21A Soyuz-ST-A/Fregat-M (N15000-010) era transportado para o Complexo de Lançamento ELS do CSG Kourou (Sinnamary) em preparação para a missão VS24a, que entretanto seria adiada por 24 horas a 28 de Novembro devido às más condições meteorológicas.

Lançamento

A cinco horas do lançamento realiza-se uma reunião onde é tomada a decisão de se proceder com o abastecimento do foguetão lançador. Este abastecimento inicia-se a T-4h 30m, com os procedimentos de abastecimento a terminarem a T-1h 35m. A estrutura móvel de serviço, que permite o acesso a todos os estágios do lançador, é removida a T-1h 10m.

A chave de lançamento é colocada na posição de lançamento a T-5m. Nesta mesma altura, o estágio superior começa a utilizar as suas baterias internas para o fornecimento de energia. Os cabos do sistema umbilical que estão conectados ao sistema compósito superior são separados a T-2m 25s. O lançador começa a utilizar as suas baterias internas para o fornecimento de energia a T-40s e a T-28s dá-se a retracção do mastro umbilical inferior.

A ignição dos motores tem início a T-16s, atingindo-se o nível de potência preliminar a T-14s e a T-1s é atingido o nível de potência máxima.

Após abandonar a plataforma de lançamento, o foguetão arqueia a sua trajectória colocando-se no azimute de voo correcto para executar a missão. A separação dos quatro propulsores laterais ocorre a T+1m 58s, seguindo-se a separação das duas metades da carenagem de protecção a T+3m 59s. O final da queima e separação do estágio central (Blok-A) ocorre a T+4m 47s e o final da queima do terceiro estágio (Blok-I) ocorre a T+8m 48s.

O estágio superior Fregat-M realiza três queimas propulsivas nesta missão, com a sua primeira queima a ter lugar entre T+9m 49s e T+17m 12s). A segunda queima do Fregat-M ocorre entre T+54m 51s e T+55m 24s. A separação do satélite Falcon Eye-1 tem lugar a T+58m 45s.

A terceira queima do Fregat-M ocorre entre T+1h 50m 55s e T+1h 51m 56s. A missão VS24 termina a T+1h 58m 43s.

A Arianespace

A Arianespace foi fundada em 1980 sendo a primeira empresa de serviços e soluções de lançamentos orbitais. É subsidiária do ArianeGroup que detém 74% das suas acções, sendo o restante detido por 17 outras empresas ligadas à industria Europeia de lançamentos espaciais.

Desde a sua fundação, a Arianespace assinou mais de 530 contratos de lançamento de satélites, tendo colocados em órbita mais de 570 satélites. Mais de metade dos satélites comerciais agora em serviço em torno do planeta foram colocados em órbita pela Arianespace.

As actividades da empresa ocorrem em todo o mundo, tendo a sua sede em Evry, França; o centro espacial de Kourou, Guiana Francesa, onde estão situadas as plataformas de lançamento do lançador Ariane, Soyuz e Vega; e escritórios em Washington D.C., Tóquio e Singapura. A Arianespace disponibiliza serviços de lançamentos aos operadores de satélites em todo o mundo, incluindo empresas privadas e agências governamentais.

O foguetão Soyuz dos trópicos

O foguetão 14A14 Soyuz-2 representa outra evolução do épico míssil balístico intercontinental R-7 desenvolvido por Sergei Korolev nos anos 50 do século passado. O lançador apresenta motores melhorados, modernos sistemas aviónicos digitais e uma reduzida participação de componentes de fabrico não russo.

O lançador é também conhecido pela designação Soyuz-ST (onde ST significa ‘Special for Tropics‘) e foi especialmente desenhado para uma utilização comercial aumentando a sua performance geral apesar de o desenho básico do veículo permanecer o mesmo. As alterações foram realizadas ao nível de uma melhoria da performance dos motores do primeiro e do segundo estágio com novos injectores e alteração da mistura dos propelentes; aumento na performance do terceiro estágio; introdução de um novo sistema de controlo permitindo uma alteração do plano orbital já durante o voo ; introdução de um novo sistema de telemetria digital para a monitorização do lançador e a introdução de uma nova ogiva de protecção de carga com um diâmetro de 3,6 metros. Sendo um lançador de classe media, o Soyuz-ST complementa os foguetões Ariane-5ECA e Vega para melhorar a flexibilidade e competitividade da família de lançadores europeus.Sentinel-1A_2014-04-03_14-01-23

Para os lançamentos levados a cabo na Guiana Francesa, o foguetão é montado na horizontal (juntamente com o estágio superior) e depois movido para a posição vertical na plataforma de lançamento. Aqui, é então montada a carga que será colocada em órbita. Uma nova estrutura móvel auxilia este processo enquanto fornece protecção aos satélites e ao lançador evitando as consequências nefastas do ambiente tropical.

O foguetão 14A14 Soyuz-2 pode ser equipado com um quarto estágio, nomeadamente o estágio Fregat, utilizando as carenagens de protecção do tipo ST e SF.

O Soyuz-ST é lançado a partir de um novo local a Noroeste do CSG de Kourou. Esta zona de 120 hectares está sobre a autoridade administrativa da cidade de Sinnamary. O local de lançamento está construído sobre uma camada de granito a 27 km da cidade de Kourou, a 20 km do complexo de lançamento do Ariane-5ECA e a 18 km da cidade de Sinnamary.

Este local foi seleccionado em particular porque foi assim possível reduzir os custos de uma construção em cimento armado e fazer um canal de evacuação dos gases de combustão dado que a camada de granito estava perto da superfície. Por outro lado, permite a diminuição das restrições associadas às operações dos lançadores Ariane-5ECA e Veja, dado que está suficientemente afastado dos seus complexos de lançamento. Finalmente foi possível «reservar» a propriedade suficiente para possíveis futuros voos tripulados.

A zona de lançamento é composta por vários componentes que incluem:  um bunker subterrâneo de vários andares equipado com todos os sistemas necessários para a implementação do lançador e para albergar as premissas técnicas associadas; uma correspondente plataforma de lançamento e equipamento – mastros umbilicais; mastros condutores de relâmpagos; instalações adjuntas da zona frontal (armazéns, bases, zona de recepção de carga); uma zona de exaustão das chamas semelhantes às existentes no Cosmódromo de Baikonur; uma torre de serviço móvel que permite o acesso a todas as partes do lançador uma vez na posição vertical, integração do sistema compósito superior no lançador e remoção da torre móvel de serviço para o lançamento; a Zona de Preparação com o seu edifício de integração (MIK) alargado para permitir operações de preparação em separado (montagem e teste) para o foguetão Soyuz, estágio Fregat e edifícios de serviço associados; a zona posterior que consiste de um centro de controlo para operações antes da contagem decrescente, escritórios, posto de segurança e instalações de produção de serviços; o Centro de Lançamento utilizado para as operações finais e para o lançamento; o sistema de ‘controlo e comando’ incluindo um posto de controlo operacional fornecido pela Rússia e uma unidade de manutenção fornecida pelo lado europeu; instalações de comunicações incluindo um sistema para comunicações e telemetria bem como instalações ópticas, sonoras e de vídeo, etc.

Este lançador é capaz de colocar uma carga de 7.800 kg numa órbita terrestre a 240 km de altitude com uma inclinação de 51,80º. No lançamento desenvolve uma força de 4.144.700 kN. A sua massa total é de 310.000 kg, o seu diâmetro no estágio principal é de 2,95 metros e o seu comprimento total é de 43,40 metros.

O primeiro estágio do 14A14 Soyuz-2 é composto pelos quatro propulsores laterais (Blok B, V, G e D) com uma massa bruta de 44.400 kg, tendo uma massa de 3.810 kg sem combustível. Cada propulsor tem um motor RD-107A (14D22) que desenvolve uma força de 1.021.097 kN (vácuo), com um Ies 310 s e um Tq de 120 s. Têm um comprimento de 19,60 metros, um diâmetro de 2,69 metros e consomem LOX e querosene.

O segundo estágio (Blok-A) tem um comprimento de 27,80 metros, um diâmetro de 2,95 metros, um peso bruto de 105400 kg e um peso sem combustível de 6.975 kg. Está equipado com um motor RD-108A que no lançamento desenvolve 999.601 kgf (vácuo), com um Ies de 311 s e um Tq de 286 s. Consome LOX e querosene.

O terceiro estágio (Blok-I) tem um comprimento de 6,74 metros, um diâmetro de 2,66 metros, um peso bruto de 25.200 kg e um peso sem combustível de 2.355 kg. Está equipado com um motor RD-0110 que no lançamento desenvolve 294.000 kgf (vácuo), com um Ies de 359 s e um Tq de 300 s. Consome LOX e querosene.

As modificações introduzidas no novo lançador foram sendo testadas em duas versões do mesmo veículo o 14A14-1A Soyuz-2-1A e o 14A14-1B Soyuz-2-1B. Este último veículo é um lançador a três estágios no qual o motor RD-0124 é já empregado no último estágio.Sentinel-1A_2014-04-03_14-34-15

Com dimensões semelhantes ao motor RD-0110 utilizado nas versões anteriores dos lançadores Soyuz, o motor RD-0124 apresenta como principal diferença a introdução de um sistema de ciclo fechado no qual o gás do oxidante que é utilizado para propulsionar as bombas do motor é então direccionado para a câmara de combustão onde é queimado com restante propolente em vez de ser descartado. Esta melhoria no motor aumenta a performance do sistema e, como consequência, aumenta a capacidade de carga do lançador em 950 kg. Um propolente especial de ignição é utilizado para activar a combustão do motor e são utilizados dispositivos pirotécnicos para controlar o funcionamento do motor. Cada uma das quatro câmaras de combustão pode ser movimentada ao longo de eixos para manobrar o veículo.

Em 1996 tiveram início os testes do motor RD-0124 e foram finalizados em Fevereiro de 2004 nas instalações da Khimavtomatika em Voronezh. Nesta altura previa-se que a produção em série do novo motor teria início em 2005. A 27 de Dezembro de 2005 teve lugar outro teste do motor, abrindo caminho para os ensaios em grupo de todo o terceiro estágio do lançador 14A14-B Soyuz-2-1B nas instalações da NIIKhimMash em Sergiev Posad.Sentinel-1A_2014-04-03_14-34-45

No início de 2005 a Arianespace anunciava que a primeira missão de teste do foguetão 14A14-1B Soyuz-2-1B teria lugar desde o Cosmódromo GIK-5 Baikonur para colocar em órbita o satélite astronómico CoRoT. Este lançamento dependeria dos resultados de novos ensaios do motor RD-0124 que tiveram lugar em Março e Abril de 2006. Um último teste teve lugar a 20 de Outubro de 2006 e o satélite CoRoT acabaria por ser lançado a 21 de Dezembro desse ano.

O estágio Fregat foi qualificado para voo no ano 2000 e representa um estágio superior flexível e autónomo que foi desenhado para operar como um veículo orbital. O Fregat prolonga as capacidades dos estágios inferiores dos foguetões Soyuz para proporcionar um acesso total a um variado leque de órbitas. Para fornecer ao Fregat uma fiabilidade inicial elevada e acelerar o seu processo de desenvolvimento, vários subsistemas já utilizados em voo e outros componentes de outros veículos e lançadores foram incorporados neste estágio superior.

O estágio consiste em seis tanques esféricos (quatro tanques de propelentes e dois tanques de sistemas aviónicos) colocados em círculo, com longarinas atravessando ao longo dos tanques para fornecer apoio estrutural. O estágio é independente dos estágios inferiores do lançador, possuindo o seu próprio sistema de orientação, navegação, controlo, detecção e telemetria.

O Fregat utiliza um motor S9.98M que consome propelentes hipergólicos (UDMH e NTO) e pode ser reactivado até 20 vezes em voo, permitindo assim levar a cabo perfis de missões complexas. Pode fornecer uma estabilização nos três eixos espaciais à carga a colocar em órbita ou colocá-la nua situação de estabilização por rotação. O Fregat pode ser utilizado como estágio superior dos foguetões 11A511U Soyuz-U, 11A511U-FG Soyuz-FG, 14A14-1A Soyuz-2-1A, 14A14-1B Soyuz-2-1B e 11K77 Zenit-3F.

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 6006

– Lançamento orbital Arianespace: 290 (4,83%)

– Lançamento orbital desde CSG Kourou: 302 (5,03% – 100,00%)

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

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

6007 – 03 Dez (????:??) – 14A14-1B Soyuz-2-1b/Fregat (N15000-045/112-502(?)) – GIK-1 Plesetsk, LC43/3 – Gonets-M (I004/30L), Gonets-M (I005/31L), Gonets-M (I006/32L) (Block-17)

6008 – 05 Dez (1639:??) – Falcon 9-101 (B1058.4) – CE Kennedy, LC-39A – Dragon v2 SpX-21 (CRS-21)

6009 – 05 Dez (????:??) – CZ-3B/G Chang Zheng-3B/G5 – Xichang, LC3 – GF-14 Gaofen-14

6010 – 06 Dez (0930:??) – PSLV-XL (PSLV-C50) – Satish Dawan SHAR, SLP – CMS-01 (GSAT-12R)

6011 – 07 Dez (1900:??) – Rocket 3.2 – Kodiak PSC, LPB – Demo-2



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