SpaceX lança novos Starlink desde Vandenberg

Fotografia: Oliver Pelham Burn

A empresa norte-americana SpaceX retomou o lançamento dos satélites Starlink a 13 de Setembro de 2021. Um novo conjunto de 51 satélites foi colocado em órbita a partir da Base das Forças Espaciais de Vandenberg, Califórnia, às 0355:50UTC utilizando o foguetão Falcon 9-125 (B1049.10) lançado a partir do Complexo de Lançamento SLC-4E.

A missão Starlink Group 2-1, iniciou a segunda fase da implementação da constelação de satélites Starlink. A primeira fase teve como objectivo a colocação em órbita de 1.740 satélites (durante 30 missões) que consistiram em satélites de desenvolvimento ou veículos para a primeira fase da constelação. A maior parte destes satélites foi colocada em órbitas com uma inclinação de 53.º, fornecendo cobertura entre os 55.º latitude Norte e 55.º latitude Sul.

Os novos satélites são agora colocados em órbita com uma inclinação de cerca de 70.º, permitindo assim à empresa a cobertura da zona Norte do continente americano, tais como o Canadá e o Alasca, bem como o Norte da Europa e as zpnas Sul do Pacífico e do Atlântico.

A SpaceX também já colociou vários satélites em órbitas com uma inclinação de 97,5.º, proporcionando assim a cobertura das regiões polares.

Esta foi a primeira utilização da versão v1.5 dos satélites Starlink que inclui sistema de comunicações laser inter-satélites melhorados e que são necessários para alargar a cobertura nas latitudes mais elevadas e nas áres oceãnicas.

Os satélites Starlink

SpaceX projectou a Starlink para conectar utilizadores de Internet com baixa latência, oferecer serviços de distribuição de elevada largura de banda fornecendo uma cobertura continua em todo o mundo usando uma rede de milhares de satélites na orbita baixa da terra especialmente em lugares onde a conectividade é baixa ou inexistente como por exemplo em lugares rurais. Os Starlink também darão cobertura em locais onde os serviços existentes são instáveis ou de elevado custo.

Com um desenho de painel plano contendo múltiplas antenas de alto rendimento e um único painel solar, cada satélite Starlink pesa aproximadamente 260 kg, permitindo à SpaceX uma produção em massa e tirar todo o proveito da capacidade de lançamento do Falcon-9. Para ajustar a posição em orbita, manter a altitude pretendida e posterior remoção orbital, os satélites Starlink possuem propulsores do tipo Hall alimentados a krypton. Sendo injectados a uma altitude de 290 km usarão este mesmo sistema para elevar as suas orbitas assim que sejam concluídas as verificações.(Antes de elevar a orbita, os engenheiros da SpaceX irão realizar uma revisão de dados para garantir que todos os satélites Starlink estão a operar como pretendido).

Desenhados e construídos usando a mesma tecnologia que as Dragon, cada satélite está equipado com Startracker que permite apontar os satélites com precisão. Nesta iteração a SpaceX incrementou a capacidade de espectro para o utilizador final através de melhorias permitindo uma maximização na utilização das bandas Ka e Ku. Os satélites são também capazes de detectar lixo espacial em orbita e evitar a colisão de modo autónomo.

Os satélites Starlink estão na linha da frente na mitigação de detritos em orbita, atingindo ou excedendo todas as leis padronizadas da industria aeroespacial. No fim do ciclo de vida, os satélites irão usar a própria propulsão que têm a bordo para procederem à remoção orbital no decurso de uns poucos meses. No improvável evento da propulsão falhar, estes satélites irão queimar na atmosfera terrestre no período compreendido entre 1 a 5 anos, tempo significativamente inferior que as centenas ou milhares de anos necessários para grandes altitudes. De notar que todos os componentes estão projectados para uma total desintegração.

A Starlink irá oferecer um serviço de Internet em zonas do Estados Unidos da América e no Canadá ao fim de seis lançamentos, rapidamente expandindo para uma cobertura global nas zonas populacionais após vinte e quatro lançamentos.

Estando ainda na fase inicial de injecção orbital os painéis solares encontram-se numa posição de baixo atrito e o conjunto dos próprios Starlinks estando ainda muito próximos uns dos outros faz com sejam muito visíveis a olho nu a partir do solo aquando da sua passagem. Uma vez que os satélites atinjam a altitude operacional de 550 km as suas orientações mudam e os satélites começam a ficar significativamente menos visíveis a partir do solo.

Durante todas as operações de voo, a SpaceX irá partilhar dados de monitorização de alta fidelidade com outras operadoras de satélites através do 18.º esquadrão do controlo espacial da Força Aérea Americana. Adicionalmente a SpaceX irá disponibilizar aos grupos de astronomia com informação de previsão do tipo TLE’s (two-line elements) antes de qualquer lançamento de forma a que os astrónomos possam coordenar as observações com a passagem dos satélites

Lançamento Veículo 1.º estágio Local Lançamento Data Hora (UTC) Carga
2021-018 110 B1058.6 CCSFS SLC-40

11/Mar/21

08:13:29

Starlink v1.0-L20 (60)
2021-021 111 B1051.9 KSC LC-39A

14/Mar/21

10:01:26

Starlink v1.0-L21 (60)
2021-024 112 B1060.6 CCSFS, SLC-40

24/Mar/21

08:28:24

Starlink v1.0-L22 (60)
2021-027 113 B1058.7 CCSFS, SLC-40

07/Abr/21

16:34:18

Starlink v1.0-L23 (60)
2021-036 115 B1060.7 CCSFS, SLC-40

29/Abr/21

03:44:30

Starlink v1.0-L24 (60)
2021-038 116 B1049.9 KSC, LC-39A

04/Mai/21

19:01

Starlink v1.0-L25 (60)
2021-040 117 B1051.10 CCSFS, SLC-40

09/Mai/21

06:42:45

Starlink v1.0-L27 (60)
2021-041 118 B1058.8 KSC, LC-39A

15/Mai/21

22:56

Starlink v1.0-L26 (52)
2021-044 119 B1063.2 CCSFS, SLC-40

26/Mai/21

18:59

Starlink v1.0-L28 (60)
2021-082 125 B1049.10 VSFB, SLC-4E

13/Set/21

03:55:50

Starlink v1.5-L1 (51)

Lançamento

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 estágio 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 propolente 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. O final da queima do primeiro estágio ocorre a T+2m 32s, dando-se três segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio. O segundo estágio entra em ignição a T+2m 43s. A separação das duas metades da carenagem de protecção ocorre a T+2m 59s.

O primeiro estágio executa a sua queima de reentrada entre T+6m 46s e T+7m 7s, aterrando na plataforma OCISLY a T+8m 46s (a queima de aterragem inicia-se a T+8m 24s). A SpaceX possui duas plataformas flutuantes baptizadas de Just Read the Instructions e Of Course I Still Love You (OCISLY), que são os nomes de embarcações das histórias do autor Iain M. Banks.

O final da queima do segundo estágio ocorre a T+8m 51s. A separação dos satélites Starlink tem lugar a T+15m 32s.

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
2021-038 116 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)
2021-082 125 B1049.10 VSFB, SLC-4E 13/Set/21 03:55:50 Starlink Group 2-1 OCISLY (Oc. Pacífico)

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.

O primeiro estágio B1049

Para esta missão a SpaceX utilizou o foguetão Falcon 9-125 (B1049.10), isto é, o seu primeiro estágio B1049 na sua 10.ª missão.

Este primeiro estágio foi utilizado pela primeira vez a 10 de Setembro de 2018 quando às 0328UTC foi lançado a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral AFS para colocar em órbita o satélite de comunicações Telstar 18 Vantage (APStar-5C). Na sua primeira missão o B1049 foi recuperado na plataforma flutuante Of Course I Still Love You (OCISLY) estacionada no Oceano Atlântico. A sua segunda missão teria lugar às 1531:33,492UTC do dia 11 de Janeiro de 2019 quando foi lançado desde o Complexo de Lançamento SLC-4E da Base Aérea de Vandenberg, Califórnia, para colocar em órbita dez satélites Iridium-NEXT, sendo recuperado na plataforma Just Read The Instructions (JRTI) no Oceano Pacífico. A sua terceira missão teria lugar a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 às 0230UTC do dia 24 de Maio para colocar em órbita os primeiros sessenta satélites Starlink experimentais, Starlink-1 (v0.9 L1), sendo de novo recuperado na plataforma OCISLY. A sua quarta missão ocorreu às 0219:21UTC do dia 7 de Janeiro de 2020 quando foi lançado novamente a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 para colocar em órbita sessenta satélites Starlink, Starlink-3 (v1.0 – L2). Na sua quarta missão o B1049 foi recuperado na plataforma OCISLY no Atlântico. Lançado às 0125:33UTC do dia 4 de Junho, o B1049 colocaria em órbita mais sessenta satélites Starlink, Starlink-8 (v1.0 – L7), na sua quinta missão, sendo recuperado na plataforma JRTI no Oceano Atlântico. A sua sexta missão teria lugar às 1431:16,555UTC do dia 18 de Agosto a partir do SLC-40 para colocar em órbita 58 satélites Starlink, Starlink-11 (v1.0 – L10), juntamente com os satélites SkySat-19, SkySat-20 e SkySat-21, sendo recuperado na plataforma OCISLY. A sua sétima missão teve lugar a 25 de Novembro. Lançado às 0213:12UTC, o B1049 colocaria em órbita sessenta satélites Starlink, Starlink-16 (v1.0 L15), e seria recuperado na plataforma OCISLY. Na sua oitava missão, o estágio B1049 foi lançado às 0824:54UTC do dia 4 de Março colocando em órbita 60 satélites Starlink na missão Starlink F18. A missão Starlink F26 marcou a 9.ª missão do estágio B1049, sendo lançado às 1901:07UTC do dia 4 de Maio e recuperado na plataforma flutuante OCISLY.



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