SpaceX lança missão logística CRS-25 para a ISS

O lançamento da missão logística CRS-25 para a estação espacial internacional teve lugar às 0044:22UTC do dia 15 de Julho de 2022 a partir do Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy, Ilha de Merritt.

O lançamento do veículo Dragon-2 SpX-25 foi realizado pelo foguetão Falcon 9-164 (B1062.7), com o seu primeiro estágio a ser recuperado com sucesso na plataforma flutuante “A Shotfall Of Gravitas” situada no Oceano Atlântico.

A acoplagem com a estação espacial internacional deverá ter lugar às 1520UTC do dia 16 de Julho.

A Dragon utilizada neste voo, o veículo C208, realiza a sua terceira missão, tendo sido anteriormente utilizada na missão CRS-21 a 6 de Dezembro de 2020 e na missão CRS-23 a 29 de Agosto de 2021.

Estes veículos de carga são similar à Crew Dragon, mas estão equipados com sistemas de suporte de vida reduzidos, não possui motores Super Draco de abortagem e apenas duas aletas de estabilização aerodinâmica. A segunda geração destes veículos de carga é capaz de realizar acoplagens automáticas com a ISS.

A missão é lançada com um atraso de cinco semanas em relação ao originalmente previsto devido à detecção de “leituras elevadas de vapores” de monometil hidrazina (MMH) numa “região isolada” do sistema de propulsão do veículo de carga durante o abastecimento antes do lançamento em Junho. A fuga de vapor no sistema de propulsão foi causada por imperfeições na superfície de isolamento onde a valvula ligava com o sistema. Os técnicos da SpaceX procederam à substituição da valvula e confirmaram a paragem da fuga.

No total, a missão CRS-25 transportou 2.63068 kg de carga para a ISS (2.124 kg de carga pressurizada e 544 kg de carga não pressurizada), contendo mantimentos para a tripulação (376 kg), experiências científicas (1.120 kg), equipamento para actividades extraveículares (181 kg) e recursos informáticos (33kg).

Fazendo parte da c arga transportada na secção não pressurizada da Dragon-2, o EMIT (Earth Surface Mineral Dust Source Investigation) é um instrumento Earth Ventures-Instrument (EVI-4) que será colocado na ISS para determinar a composição mineral dos recursos naturais que produzem aerossóis em todo o globo.

A missão irá mapear a mineralogia da superfície de regiões áridas que produzem poeiras através de espectroscopia de imagem no vísivel e no infravermelho curto. Os mapas destas regiões serão utilizados para melhorar as previsões do papel das poeiras minerais na força radiativa (aquecimento ou arrefecimento) da atmosfera.

Ao medir em detalhe quais minerais compõem a poeira, o EMIT irá ajudar a responder à questão essencial sobre se este tipo de aerossóis aquecem ou arrefecem a atmosfera. Os instrumentos hiperespectrais do EMITirão medir os diferentes comprimentos de onda da luz emitida pelos minerais na superfície dos desertos e de outras fontes de poeira para determinar a sua composição. O sensor do EMIT é baseado em parte do instrumento Moon Mineralogy Mapper da NASA que foi lançado a bordo da sonda indiana Chandrayaan-1.

A bordo seguiram ainda os pequenos satélites BeaverCube, CLICK-A, D3, JAGSAT-1, CapSat-1 e o TUMnanoSAT.

O CubeSat-3U BeaverCube é uma missão educacional liderada pelo Instituto de Tecnologia do Massachusetts (Massachusetts Institute of Technology – MIT) destinado a introduzir os estudantes do ensino secundário às ciências e tecnologias aeroespaciais através do desenho e construção de um pequeno satélite.

A carga cientifica a bordo irá medir as propriedades das nuvens, a temperatura à superfície dos oceanos e a sua cor para estudar os sistemas de clima e de tempo. O BeaverCube irá demonstrar uma aplicação de tecnologia de uma liga de memória de forma através de calibração orbital. 

O satélite foi seleccionado em 2019 pela CubeSat Launch Initiative (CSLI) da NASA para ser lançado como parte do programa ELaNa, fazendo agora parte da missão ELaNa-45 (Educational Launch of Nanosatellites).

A missão CLICK (CubeSat Laser Infrared CrosslinK) é um satélite duplo na foma CubeSat-3U desenvolvida pelo MIT consistindo em dois terminais de comunicações 3U ‘full-duplex’ capazes de suportar níveis de dados até 20 Mbps em separações entre 25 km a 580 km.

A missão CLOCK consiste em dois CuneSat-1.5U integrados em dois CuneSat-3U para demonstrar ligações cruzadas de laser entre dois CubeSat em órbita terrestre baixa. O projecto desenhou, analisou e criou um protótipo de um transreceptor capaz de ligações laser de 20 Mbps a mais de 500 km. Este sistema escalável de baixo custo pode permitir o desenvolvimento de uma nova classe de missões de pequenos satélites como enxames para detecção remota ou constelações globais de comunicações.

Ambos os satélites serão colocados em órbita como um único objecto, separando-se posteriormente. Os satélites separados  irão derivar um do outro, permitindo o teste das ligações a diferentes distâncias: 5 km após 2,3 dias, 25 km após 11,4 dias, 100 km após 44,7 dias, 500 km após 127,8 dias e 1.000 km após 188,1 dias. No final da missão ambos satélites irão reentrar de forma destrutiva na atmosfera terrestre.

A primeira missão, CLICK-A, é uma missão de redução de riscos que irá testar os elementos do sistema de comunicações óptico laser com um CubeSat-3U. O objectivo chave deste teste de redução de riscos é o de demonstrar a alta precisão do desempenho do sistema de orientação fina que permite a utilização de um laser de baixa potência no CLICK-B/C. Isto será demonstrado através de comunicação entre o satélite e um telescópio portátil na Terra. A métrica chave do desempenho do CLICK-A é o de estabelecer uma ligação de dados superior a 10 Mbps a partir de uma altitude de cerca de 400 km para um telescópio de 30 cm no solo.

A missão CLICK-A foi seleccionado em 2018 pela CSLI da NASA para ser lançado como parte do programa ELaNa, fazendo agora parte da missão ELaNa-45. Os satélites CLICK-B e C foram seleccionados em 2020.

O satélite D3 (Drag De-Orbit Device CubeSat) é um CubeSat-2U desenvolvido pela Universidade da Florida, Gainesville, para uma missão de demonstração tecnológica que irá validar um novo dispositivo de modulação de arrasto na órbita terrestre baixa, bem como os respectivos algoritmos de orientação e controlo.

Irá permitir que o coeficiente balístico do satélite seja manipulado para afectar o tempo de vida em órbita do veículo. O satélite irá seleccionar o interface de reentrada desejado, potencialmente substituindo os sistemas convencionais de controlo de atitude.

A missão foi seleccionado em 2019 pela CSLI da NASA para ser lançado como parte do programa ELaNa, fazendo agora parte da missão ELaNa-45.

O JAGSAT-1 é um CubeSat-2U desenvolvido pela Universidade do Sul do Alabama para fornecer medições espaciais de irregularidades da densidade do plasma na ionosfera.

O satélite é uma missão de investigação cientifica para medir a densidade dos electrões de plasma com uma resolução submétrica. A carga cientifica é uma sonda Time Domain Impedance Probe (TDIP) projectada para operar na camada-F superior, entre os 400 km e 800 km de altitude, e irá realizar as medições adequadas na ionosfera equatorial a a latitudes médias.

A missão foi seleccionado em 2017 pela CSLI da NASA para ser lançado como parte do programa ELaNa, fazendo agora parte da missão ELaNa-45.

Com uma massa de 1 kg, 0 CapSat-1 (Capacitor Satellite 1) é um CubeSat-1U que irá realizar uma missão educacional e que foi desenvolvido pela Escola Weiss, Palm Beach Gardens – Florida, para estabelecer um programa STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) contendo uma investigação direccionada para desenvolver a curiosidade dos estudantes e facilitar a excelência através de competições individuais e de equipa.

O CapSat-1 irá medir a capacitância e o nível de descarga de capacitores como função do tempo para testar a eficiência da utilização destes dispositivos como sistema de fornecimento de energia em vez das baterias de iões de lítio.

A missão foi seleccionado em 2019 pela CSLI da NASA para ser lançado como parte do programa ELaNa, fazendo agora parte da missão ELaNa-45.

O TUMnanoSAT (Technical University of Moldova Nano-Satellite) é o primeiro satélite artificial da Moldávia, sendo um CUbeSat-1U educacional desenvolvido na Universidade Técnica da Moldávia (Technical University of Moldova – TUM).

O TUMnanoSAT tem como propósito fornecer um treino prático aos estudantes na construção deste tipo de satélite. A missão irá testar sensores de CUbeSat, bem como ligações de comunicações. Com uma massa de 1 kg, contém uma pequena câmara a bordo para obter imagens da Terra como um passo em frente da Moldávia para o eventual desenvolvimento do seu próprio satélite de observação da Terra.

O TUMnanoSAT foi seleccionado pela Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) e pelo United Nations Office for Outer Space Affairs (UNOOSA) para ser lançado no âmbito do programa KiboCUBE. O satélite deveria ter sido lançado a bordo do veículo de carga Cygnus CRS-15 para ser transportado para a ISS e colocado em órbita através da escotilha do módulo Kibo. Porém, o lançamento acabaria por ser transferido para uma missão posterior.

Lançamento

O foguetão Falcon 9-164 (B1067.5) foi transportado para a plataforma de lançamento a 12 de Julho

O foguetão Falcon-9 é activado a T-10h 00m. 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 lançamento. O processo de abastecimento inicia-se a T-35m no primeiro estágio, seguindo-se o início do abastecimento do oxigénio líquido (LOX) ao mesmo tempo e no segundo estagio 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 por água é activado na plataforma de lançamento. 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 o lançamento. Na mesma altura, é verificado que o espaço aéreo está pronto para o voo. 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 27s, dando-se três segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio, com este a entrar em ignição a T+2m 38s. A queima de regresso à Terra ocorre entre T+2m 43s e T+3m 15s, enquanto que a queima de reentrada do primeiro estágio ocorre entre T+5m 45s e T+5m 59s. Por sua vez, a queima de aterragem ocorre entre T+7m 6s e T+7m 33s, aterrando na plataforma flutuante A Shortfall Of Gravitas.

O final da queima do segundo estágio ocorre a T+8m 37 e a separação do veículo Dragon C208 ocorre a T+11m 49s.

No seu voo tendo como destino a estação espacial internacional, a cápsula Dragon-2 executa uma série de manobras (ou queimas) que posicionam o veículo progressivamente mais perto da estação antes de executar as manobras de acoplagem finais, seguindo-se a pressurização do vestíbulo, abertura da escotilha de acesso e entrada da tripulação.

Após o seu lançamento (1) e activação orbital (2), a cápsula Dragon-2 executa uma série de queimas de fase (3) até elevar os seus parâmetros orbitais, copincidindo com a estação espacial. Atingindo uma órbita final coelíptica (4), inicia então as operações de proximidade (5) até à acoplagem e posterior pressurização do vestíbulo.

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 primeiro estágio B1067

Para esta missão a SpaceX utilizou o foguetão Falcon 9 (B1067.5), isto é, o primeiro estágio B1067 na sua 5.ª missão.

Este primeiro estágio foi utilizado pela primeira vez a 3 de Junho de 2020 quando às 0027UTC foi lançado a partir do Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy para colocar em órbita a cápsula Dragon SpX-22 – C209-F1 numa missão comercial para a Estação Espacial Internacional. Na sua primeira missão o B1067 foi recuperado na plataforma flutuante Of Course I Still Love You estacionada no Oceano Atlântico. Na sua segunda missão, o B1067 foi utilizado a 11 de Novembro de 2021 quando às 0203:31UTC foi lançado a partir do Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy para colocar em órbita a missão tripulada “Crew 3” com a cápsula Crew Dragon C-210 ‘Endurance’ tendo vindo a ser recuperado na plataforma A Shortfall Of Gravitas (ASOG) no Oceano Atlântico.

A terceira missão do estágio B1067 ocorreu a 19 de Dezembro de 2021 quando às 0358:39UTC foi lançado desde o Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral SFS para colocar em órbita o satélite de comunicações Turksat-5B, sendo recuperado na plataforma flutuante ASOG.

A sua quarta missão teve como objectivo colocar em órbita a Dragon Crew 4 às 0752:55UTC do dia 27 de Abril, sendo lançado desde o Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy e recuperado na plataforma flutuante ASOG no Oceano Atlãntico.

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
2022-053 155 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 USA-328 USA-329 USA-330 USA-331 JRTI (Oc. Atlântico)
2022-071 161 B1073.2 CCSFS, SLC-40 29/Jun/22 21:04 SES-22 ASOG (Oc. Atlântico)
2022-076 162 B1058.13 CCSFS, SLC-40 07/Jul/22 13:11:10 Starlink G4-21 JRTI (Oc. Atlântico)
2022-077 163 B1063.6 VSFB, SLC-4E 1/Jul/22 01:39:40 Starlink G3-1 OCISLY (Oc. Pacífico)
2022-081 164 B1067.5 KSC, LC-39A 15/Jul/22 00:44:20 Dragon-2 SpX-25 ASOG (Oc. Atlântico)

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 6249

– Lançamento orbital EUA: 1817 (29,08%)

– Lançamento orbital CE Kennedy: 203 (3,25% – 11,17%)

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

6250 – 15 Jul (2250:??) – Taiyuan, LC9 – ?? – ??

6251 – 17 Jul (1450:??) – CE Kennedy, LC-39A/JRTI – Falcon 9-165 (B1051.13) – Starlink G4-22 (x53)

6252 – 21 Jul (1713:??) – Vandenberg SFB, SLC-4E/OCISLY – Falcon 9-166 (B1071.4) – Starlink G3-2

6253 – 22 Jul (????:??) – Onenui (Màhia), LC1B – Electron/Curie (F29 “Antipodean Adventure”) – NROL-199: RASR-4

6254 – 24 Jul (0617:40) – Wenchang, LC101 – Chang Zheng-5B (Y3) – Wentian

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Bibliografia:

  • Krebs, Gunter D. “BeaverCube”. Gunter’s Space Page. Acedido a 14 de Julho de 2022 em https://space.skyrocket.de/doc_sdat/beavercube.htm
  • Krebs, Gunter D. “CLICK A, B, C”. Gunter’s Space Page. Acedido a 14 de Julho de 2022 em https://space.skyrocket.de/doc_sdat/click.htm
  • Krebs, Gunter D. “D3”. Gunter’s Space Page. Acedido a 14 de Julho de 2022 em https://space.skyrocket.de/doc_sdat/d3.htm
  • Krebs, Gunter D. “JAGSAT 1”. Gunter’s Space Page. Acedido a 14 de Julho de 2022 em https://space.skyrocket.de/doc_sdat/jagsat-1.htm
  • Krebs, Gunter D. “CapSat 1”. Gunter’s Space Page. Acedido a 14 de Julho de 2022 em https://space.skyrocket.de/doc_sdat/capsat-1.htm
  • Krebs, Gunter D. “TUMnanoSAT”. Gunter’s Space Page. Acedido a 14 de Julho de 2022 em https://space.skyrocket.de/doc_sdat/tumnanosat.htm
  • Krebs, Gunter D. “EMIT”. Gunter’s Space Page. Acedido a 14 de Julho de 2022 em https://space.skyrocket.de/doc_sdat/emit.htm


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