SpaceX lança carga misteriosa desde o Cado Canaveral

Numa missão militar secreta, a Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) realizou com sucesso o lançamento de várias cargas militares juntamente com um satélite de comunicações para a rede Globalstar a 19 de Junho de 2022.

Fotografia: John Kraus

O lançamento teve lugar às 0427:36UTC a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral SFS, Florida, sendo realizado pelo foguetão Falcon 9-160 (B1061.9), cujo primeiro estágio foi recuperado na plataforma flutuante Just Read The Instructions (JRTI), no Oceano Atlântico.

A única carga anunciada neste missão foi o satélite de comunicações Globalstar-87. Porém, com uma massa de 700 kg, este tipo de satélites encontra-se muito abaixo da capacidade de carga do foguetão Falcon-9 v1.2 e além do mais, o primeiro estágio do lançador aterrou na plataforma JRTI que é tipicamente utilizada quando este lançador transporta cargas mais pesadas ou tem por objectivo órbitas mais elevadas, impedindo o regresso ao local de lançamento.

Com uma massa tão baixa juntamente com a utilização de uma das plataforma flutuantes disponíveis, surgiram rumores de que a missão poderá ter colocado em órbita um ou mais satélites militares para os Estados Unidos. Usualmente, a estas missões são atribuídas numerações NROL (NRO Launch) do NRO (National Reconnaissance Office).

As imagens disponíveis do segundo estágio do lançador aquando da separação do satélite Globalstar, mostram um adaptador de carga com uma configuração pouco usual. No passado, já ocorreram situações semelhantes onde satélites militares utilizaram os próprios adaptadores de carga fornecidos pelos fabricantes.

Os satélites seriam mais tarde identificados com as designações militares USA-328, USA-329, USA-330 e USA-331.

A rede Globalstar

A rede Globalstar fornece serviços de voz e de dados em todo o globo terrestre utilizando uma frota orbital de satélites. No entanto, para melhor compreender porque razão a tecnologia fornece à Globalstar uma vantagem sobre outros serviços, é necessário compreender os conceitos de ‘portas de passagem’, ‘fluxos de chamadas’, ‘diversidade de caminhos’ e ‘tecnologia sem fios’.

Existem dois tipos distintos de satélites utilizados para fornecer serviços de voz e dados: LEO (Low Earth-Orbit) e GEO (Geostationary Orbit). A Globalstar construiu a sua rede utilizando satélites LEO devido à sua capacidade de fornecer uma melhor qualidade de voz.

Os satélites Globalstar orbitam a uma altitude média de 1.414 km acima da superfície terrestre, e demoram menos de duas horas a completar uma órbita. A sua proximidade relativa permite aos sinais de voz e de dados viajarem rapidamente, resultando em comunicações fiáveis e claras. Mesmo os clientes que utilizem dispositivos de recepção de sinal de satélite de baixa potência, tais como telefones portáteis, podem esperar uma qualidade de voz digital que é comparável à qualidade de voz nos telemóveis normais. Dada a sua velocidade e a quantidade de satélites em órbita, as falhas na cobertura são mínimas e são corrigidas em poucos minutos. Os satélites em órbitas baixas comunicam facilmente com os dispositivos Globalstar utilizando antenas omnidireccionais dado que somente necessitam de um campo de visão desimpedido para o céu para funcionarem, e não uma calibração específica.

Em comparação, os satélites em órbita geostacionária orbitam a cerca de 36.000 km de altitude e movem-se com a Terra, nunca alterando a sua localização. Podem assim ocorrer atrasos de voz perceptíveis ou ecos devido às distâncias significativas que envolvem as transferências de sinais. Os dispositivos de satélites GEO são relativamente mais caros e utilizam antenas direccionais que têm de ser apontadas para o satélite para funcionar.

Portas de passagem

Estas instalações permitem a transferência de dados e voz entre a rede sem fios da Globalstar e a rede pública normal de telefones. A Globalstar utiliza muitas portas de passagem estrategicamente localizadas em todo o globo para lidar de forma eficiente com estas transferências, optimizando assim a qualidade de transmissão de voz e dados. Podem ser levadas a cabo melhorias rápidas no sistema de redes nestas instalações, permitindo assim à Globalstar colocar rapidamente à disposição dos seus clientes as melhorias efectuadas nos seus serviços.

Fluxos de chamadas

Os fluxos de chamadas da Globalstar foram desenhados para atingir um objectivo – proporcionar uma soberba qualidade de serviços de voz. Para atingir este resultado, a emissão de chamadas dos telefones da Globalstar são ligadas directamente para o mínimo de um e até três satélites em órbita de uma só vez, e depois entregue à porta de passagem regional mais próxima para a finalização da chamada através da rede fixa. A recepção de chamadas pode seguir o mesmo caminho, mas em sentido contrário. Em comparação, alguns fornecedores de serviços com satélites em órbitas terrestres baixas transferem as chamadas entre satélites até se encontrarem em linha de visão com a sua única porta de passagem. Este fluxo de chamadas pode resultar num alto nível de degradação da qualidade de voz dependendo do número de passagens entre satélites necessárias para atingir este única porta de passagem.

Cobertura e Diversidade de caminhos

A Globalstar utiliza um método patenteado de recepção de sinal, denominado ‘Diversidade de caminhos’ (Path Diversity™), para ligar uma única chamada a três satélites de uma só vez, para assim reduzir de forma significativa o atraso de voz e melhorar a sua qualidade. A ‘Diversidade de caminhos’ (Path Diversity™) permite a um receptor digital combinar múltiplos sinais relevantes de várias potências num único sinal sem estática. À medida que os satélites se movem para dentro e fora do campo de visão, eles são adicionados e removidos do processo de chamada, reduzindo assim o risco de ocorrência de interrupções. Isto permite à Globalstar fornecer uma grande cobertura com menos potencial de bloqueio de sinal por edifícios, massas de terreno ou outras características naturais.

O funcionamento em conjunto de múltiplos satélites Globalstar garante que se um satélite tem uma falha temporária, um outro pode responder a esse falha rapidamente e a cobertura global não fica assim impedida de forma significativa. Em comparação, um único satélite na órbita geossíncrona fornece uma larga cobertura, o que resulta em distúrbios nos serviços globais caso ocorra algum problema, mesmo de forma temporária. Os serviços da Globalstar estão disponíveis desde os 70º de latitude Norte até aos 70º de latitude Sul, o que representa mais de 75% da superfície do planeta. A rede foi desenhada para fornecer serviços às zonas temperadas do globo onde a maior parte dos clientes da Globalstar necessitam de cobertura; porém, a cobertura também se estende para as zonas mais quentes do planeta, perto do equador. Uma equipa da Globalstar monitoriza de forma regular a rede para garantir que as operações são óptimas a todo o tempo.

Tecnologia sem fios

A Globalstar utiliza uma versão da tecnologia Code Division Multiple Access (CDMA) baseada no standard IS-95 CDMA. A tecnologia CDMA forma os fundamentos dos serviços 3G sem fios de terceira geração, que são utilizados por mais de 128 milhões de pessoas em todo o mundo. Esta tecnologia de transmissão digital permite a um grande número de clientes sem fios acederem de forma simultânea a um único canal de frequência de rádio. O resultado é menos interferência e um aumento da capacidade quando comparável a sistemas análogos tais como os sistemas Frequency Division Multiple Access (FDMA). A tecnologia avançada da Globalstar já deu resultados provados e foi desenhada para levar os seus clientes para o futuro da tecnologia das comunicações sem fios.

Os satélites Globalstar são construídos pela Alcatel Alenia Space e têm uma massa de 700 kg, tendo uma forma trapezoidal. Estão equipados com 16 repetidores de banda C a banda S e 16 receptores de banda L a banda C.

Uma vez totalmente em órbita, a segunda geração de satélites Globalstar vai permitir serviços melhorados com velocidades de transmissão de dados de 256 kbps numa configuração muito mais flexível. Entre os produtos suportados estão a multi-transmissão, sistema de mensagens avançado (multimédia ou MMS), vídeo móvel, serviços de geo-localização, dispositivos de multi-banda e de multi-modo, e serviços de dados com integração de GPS.

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 2s. 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 31s, dando-se quatro segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio. A primeira ignição do segundo estágio ocorre entre T+2m 43s e T+9m 58s. Entretanto, a ejecção das duas metades da carenagem de protecção ocorre a T+2m 54s.

A queima de reentrada do primeiro estágio ocorre entre T+8m 10s e T+8m 36s, enquanto a queima de aterragem ocorre entre T+9m 36s e T+10m 0s, aterrando na plataforma flutuante Just Read The Instructions.

A segunda queima do segundo estágio inicia-se a T+1h 4m 32s e termina a T+1h 4m 36s, seguindo-se uma pouco usual terceira queima do segundo estágio que decorre entre T+1h 47m 12s e T+1h 47 20s. A separação do satélite Globalstar-87 ocorre a T+1h 53m 21.

O foguetão Falcon-9

Baptizado em nome da nave Millenium Falcon da saga cinematográfica “Guerra das Estrelas”, o foguetão Falcon-9 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.

O primeiro estágio B1061

Para esta missão a SpaceX utilizou o foguetão Falcon-9 (B1061.9), isto é, o primeiro estágio B1061 na sua 9.ª missão.

Este primeiro estágio foi utilizado pela primeira vez a 16 de Novembro de 2020 quando às 0027UTC foi lançado a partir do Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy para colocar em órbita a capsula Crew Dragon C-207 ‘Resilience’, tendo sido este o primeiro voo tripulado operacional. Na sua primeira missão o B1061 foi recuperado na plataforma flutuante Just Read The Instructions (JRTI) estacionada no Oceano Atlântico. Na segunda missão a 23 de Abril de 2021 quando às 0649:02UTC foi lançado partir do Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy para colocar em órbita a capsula Crew Dragon C-206 ‘Endeavour’. Nesta segunda missão o estágio B1061 foi recuperado na plataforma flutuante Of Course I Still Love You (OCISLY) estacionada no Oceano Atlântico.

Na sua terceira missão a 6 de Junho de 2021 quando às 0426UTC foi lançado a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral SFS, Florida para colocar em orbita o satélite Sirius SXM-8. Nesta missão o B1061 foi recuperado com sucesso plataforma flutuante JRTI estacionada no Oceano Atlântico. Na quarta missão a 29 de Agosto de 2021 este estágio foi lançado a partir a partir do Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy às 0714:49 UTC para colocar em órbita a C208-2 Cargo Dragon 2 com a missão logistica CRS-23 (Dragon SpX-23). Nesta missão o B1061 foi recuperado na plataforma flutuante A Shortfall Of Gravitas (ASOG) estacionada no Oceano Atlântico.

A 5.ª missão deste estágio teve lugar a 9 de Dezembro quando pelas 0600UTC o foguetão Falcon 9-131 (B1061.5) foi lançado a partir do Complexo de Lançamento LC-39A para colocar em órbita o observatório IXPE, sendo recuperado na plataforma flutuante JRTI.

A sexta missão do B1061 ocorreu a 3 de Fevereiro de 2022 com o lançamento da missão Starlink 4-7, sendo recuperado na plataforma flutuante ASOG no Oceano Atlântico.

A 7.ª missão do B1068 teve lugar às 16:24:16,974UTC do dia 1 de Abril, sendo utilizado na missão Transporter-4 lançada desde o Complexo de Lançamento SLC-40 d0 Cabo Canaveral e sendo recuperado na plataforma flutuante JRTI.

A oitava missão do estágio B1061 decorreu a 25 de Maio quando pelas 1835:00UTC foi utilizado para lançar a missão Transporter-5 a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 d0 Cabo Canaveral e sendo recuperado na plataforma LZ-1.

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 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
2022-044 151 B1062.6 CCSFS, SLC-40 29/Abr/22 21:27:10 Starlink G4-16 JRTI (Oc. Atlântico)
2022-049 152 B1058.12 KSC, LC-39A 06/Mai/22 09:46:00 Starlink G4-17 ASOG (Oc. Atlântico)
2022-051 153 B1063.5 VSFB, SLC-4E 13/Mai/22 22:07:50 Starlink G4-13 OCISLY (Oc. Pacífico)
2022-052 154 B1073.1 CCSFS, SLC-40 14/Mai/22 20:40:50 Starlink G4-15 JRTI (Oc. Atlântico)
2022-053 155 B1052.5 KSC, LC-39A 18/Mai/22 10:59:40 Starlink G4-18 ASOG (Oc. Atlântico)
2022-057 156 B1061.8 CCSFS, SLC-40 25/Mai/22 18:35:00 Transporter-5 JRTI (Oc. Atlântico)
2022-061 157 B1062.7 CCSFS, SLC-40 08/Jun/22 21:04 Nilesat-301 JRTI (Oc. Atlântico)
2022-062 158 B1060.13 KSC, LC-39A 17/Jun/22 16:09:20 Starlink G4-19 ASOG (Oc. Atlântico)
2022-063 159 B1071.3 VSFB, SLC-4E 18/Jun/22 14:19:52 SARah-1 LZ4
2022-064 160 B1061.9 CCSFS, SLC-40 19/Jun/22 04:27:36 ?? Globalstar-87 JRTI (Oc. Atlântico)

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 6232

– Lançamento orbital EUA: 1809 (29,02%)

– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral: 822 (13,19 – 45,44%)

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

6233 – 20 Jun (?) (0220:??) – Jiuquan, LC43/100 – Lijian-1 ‘Zhongke-1A (Y1) – Zhuhai-1 Grupo-04 01, Zhuhai-1 Grupo-04 02, Zhuhai-1 Grupo-04 03, Zhuhai-1 Grupo-04 04, Tianxing-1

6234 – 21 Jun (0600:??) – Naro, LC-2 – Nuri – PVSAT, STEP Cube Lab-II, SNUGLITE-II, MIMAN (Cubesatyonsei), RANDEV (ASTRIS-2)

6235 – 22 Jun (2103:07) – CSG Kourou, ELA3 – Ariane 5ECA+ (VA257) – MEASAT-3d, CMS-02 (GSAT-24)

6236 – 25 Jun (1600:??) – Jiuquan, LC43/94 – Chang Zheng-4C – Chuangxin-15, Kongjian Xinjishu Shiyan 1 (SATech-1)

6237 – 25 Jun (????:??) – Xichang, LC3 – Chang Zheng-2D – ??



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