SpaceX lança missão comercial de carga para a ISS

O lançamento da missão logística CRS-23 (Dragon SpX-23) teve lugar às 0714:49UTC do dia 29 de Agosto de 2021 a partir do Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy, Ilha de Merritt, e foi levado a cabo pelo foguetão Falcon 9-124 (B1061.4). O primeiro estágio do foguetão Falcon-9 foi recuperado com sucesso na nova plataforma flutuante “A Shortfall of Gravitas” situada no Oceano Atlântico.

A Dragon utilizada neste voo (C208-2 Cargo Dragon 2) deu suporte a missão CRS-21 a 6 de Dezembro de 2020. Este veículo é similar à Crew Dragon, mas está equipada com sistemas de suporte de vida reduzidos, não possui motores Super Drago de abortagen e apenas duas aletas de estabilização aerodinâmica. A segunda geração destes veículos de carga é capaz de realizar acoplagens automáticas com a ISS.

Além da usual carga de abastecimento para a tripulação da ISS, também transportou uma demonstração técnica do braço robótico GITAI S1, que realizará operações fora da ISS e actividades intraveículares na Nanoracks Bishop Airlock. O Nanoracks-GITAI Robotic Arm é o segundo robot que será transportado para a ISS este ano. O primeiro foi o European Robotic Arm (ERA) que foi lançado no módulo de ciência russo Nauka em Julho de 2021.

Projetado pela GITAI Japan Inc., o robot funcionará como um auxiliar de uso geral no ambiente pressurizado dentro da Bishop Airlock. Irá operar ferramentas e interruptores e irá realizar experiências científicas. Posteriormente, será testado no exterior da ISS. O robot poderá realizar tarefas de forma autónoma e via tele operação. O seu braço possui oito graus de liberdade e tem um alcance de 1 metro. Ao combinar o controlo autónomo por meio de IA e tele operações por meio do sistema de manipulação GITAI especialmente projetado H1, o GITAI S1 por conta própria, possui a capacidade de realizar tarefas gerais (manipulação de interruptores, ferramentas, objectos macios; realização de experiências científicas e montagem; operações de carga; etc.).

A bordo estarão ainda os satélites CAPSat, PR_CuNAR-2, SPACE-HAUC, IOD-AMBER (IOD-3), CUAVA-1, Binar, Maya-3 e Maya-4 que serão posteriormente colocados em órbita a partir da ISS.

A Dragon deverá acoplar autonomamente com a Estação Espacial Internacional às 1500UTC do dia 30 de Agosto.

Texto: Salomé T. Fagundes, Rui C. Barbosa

Lançamento e fase inicial de voo

A cápsula Dragon é activada 26 horas antes do lançamento. A T-38m o Director de Voo verifica se tudo está pronto para o início do abastecimento do foguetão Falcon-9. Estando tudo pronto, é dada luz verde para o início do abastecimento de RP-1 ao primeiro estágio que se inicia a T-35m ao mesmo tempo que se inicia o abastecimento de oxigénio líquido (LOX). O abastecimento de LOX ao segundo estágio inicia-se a T-16m.

A fase terminal da contagem decrescente inicia-se a T-7m, com o acondicionamento térmico dos motores. A T-5m a cápsula Dragon começa a utilizar as suas baterias internas para o fornecimento de energia e a T-1m o Director de Lançamento da SpaceX verifica se todos os parâmetros estão prontos para o lançamento. Na mesma altura, é verificado que o espaço aéreo está pronto para o voo. A T-1m é enviado um comando para o computador de voo para iniciar as verificações pré-lançamento e o sistema de supressão sónica por água é activado na plataforma de lançamento. Os tanques de propolente são pressurizados nesta altura e 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 é atingida a T+1m 12s. O final da queima do primeiro estágio ocorre a T+2m 27s, dando-se quatro segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio. O segundo estágio entra em ignição a T+2m 38s. O final da queima do segundo estágio ocorre a T+8m 34s, seguindo-se a separação da cápsula Dragon a T+11m 45s.
O primeiro estagio entretanto realiza a queima de retorno a T+2m 43s e a queima de reentrada a T+5m 49s, aterrando a T+7m 38s na plataforma flutuante “A Shortfall Of Gravitas”.

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 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.

Lançamento Veículo 1.º estágio Local Lançamento Data Hora (UTC) Carga Recuperação
2021-036 115 B1060.7 CCSFS, SLC-40 29/Abr/21 03:44:30 Starlink v1.0 (x60) L24 JRTI (Oc. Atlântico) 
2021-038 116 B1049.9 KSC, LC-39A 04/Mai/21 19:01:07 Starlink v1.0 (x60) L25 OCISLY (Oc. Atlântico)
2021-040 117 B1051.10 CCSFS, SLC-40 09/Mai/21 06:42:45 Starlink v1.0 (x60) L27 JRTI (Oc. Atlântico)
2021-041 118 B1058.8 KSC, LC-39A 15/Mai/21 22:56 Starlink v1.0 (x60) L26 Tyvak-0130 Capella 6 (Capella Whitney 4) OCISLY (Oc. Atlântico)
2021-044 119 B1063.2 CCSFS, SLC-40 26/Mai/21 18:59:35 Starlink v1.0 (x60) L29 JRTI (Oc. Atlântico)
2021-048 120 B1067.1 KSC, LC-39A 03/Jun/21 17:29:17 Dragon SpX-22 OCISLY (Oc. Atlântico)
2021-049 121 B1061.3 CCSFS, SLC-40 06/Jun/21 04:26 Sirius SXM-8 JRTI (Oc. Atlântico)
2021-054 122 B1062.2 CCSFS, SLC-40 17/Jun/21 16:09:35 GPS-III SV05 JRTI (Oc. Atlântico)
2021-059 123 B1060.8 CCSFS, SLC-40 30/Jun/21 19:31:00 Transporter-2 LZ-1 (Cabo Canaveral)
2021-078 124 B1061.4 KSC, LC-39B 29/Ago/21 07:14:49 Dragon SpX-23 ASOG (Oc. Atlântico)

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.

Texto e tabela: Rui C. Barbosa

O primeiro estágio B1061

Para esta missão a SpaceX utilizou o foguetão Falcon-9 (B1061.4), isto é, o primeiro estágio B1061 na sua 4.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 terceira missão a 6 de Junho de 2021 quando as 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.

Texto: Salomé T. Fagundes

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 6105

– Lançamento orbital EUA: 1755 (28,75%)

– Lançamento orbital desde CE Kennedy: 189 (3,10% – 10,77%)

 

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

6106 – 06 Set (????:??) – Chang Zheng-4C – Taiyuan, LC9 – Gaoden-5 (02)

6107 – 09 Set (1100:??) – Chang Zheng-3B/G2 (Y86) – Xichang, LC2 – Zhongxing-9B

6108 – 10 Set (????:??) – Gushenxing-1 (Y2) – Jiuquan, LC43/95? – Fangzhou-2F

6109 – 12 Set (????:??) – Chang Zheng-2C/YZ-1S (Y41/Y4) – Jiuquan, LC43/94 – Yaogan-32-02

6110 – 15 Set (????:??) – Falcon 9-125 (B1062.3) – CE Kennedy, LC-39A – Crew Dragon: Inspiration4



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