SpaceX lança observatório IXPE

A SpaceX realizou com sucesso o lançamento do observatório IXPE da NASA, com o lançamento a ter lugar às 0600UTC do dia 9 de Dezembro de 2021 a partir do Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy, Merritt Island -Florida. Todas as fases do lançamento decorreram sem problemas e o IXPE foi colocado na órbita prevista.

O IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) nasceu de uma colaboração internacional entre a NASA, a Agencia Espacial Italiana e ainda fornecedores de 12 países. O Centro Centro de Voo Espacial Marshall, Huntsville – Alabama, construiu os três telescopios raio-x. A Agencia Espacial Italia contribuiu com os detectores de polarização. A Ball Aerospace, Broomfield – Colorado, forneceu o veiculo espacial e gere as suas operaçoes a partir do Laboratório de Boulder na Universidade do Colorado para o estudo da física espacial e atmosférica. Já o Centro de Voo Espacial de Goddard da NASA, Greenbelt – Maryland, gere o programa da exploração.

O IXPE explora o estado de polarização da luz a partir de fontes astrofisicas para ofercer uma visão na compreensão na produção de Raios-X em objectos como estrelas de neutrões, no vento nebular de uma pulsar bem como buracos negros supermassivos. Os objectivos tecnicos e cientificos desta missão incluem melhorar a sensibilidade de polarização em duas ordens de magnitude sobre o polarímetro de raios-X a bordo do Orbiting Solar Observatory OSO-8; fornecer em simultaneo medições espectrais, espaciais e temporais; determinar a geometria e o mecanismo de emissão de núcleos galácticos ativos e microquasares; encontrar a configuração do campo magnético em magnetares e determinar a magnitude do campo; encontrar o mecanismo para a produção de raios X em pulsares (tanto isolados como de acreção) e a geometria; determinar como as particulas são aceleradas num vento nebular de uma pulsar.

Texto: Salomé T. Fagundes

Lançamento

Com o teste estáctico bem sucedido, é tomada a decisão de se proceder com o lançamento. Assim, 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 de querosene inicia-se a T-35m no primeiro estágio, seguindo-se o início do abastecimento do oxigénio líquido (LOX) ao mesmo tempo. O abastecimento de LOX ao segundo estágio 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 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 de lançamento (2312UTC).

Após abandonar 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 quatro segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio. O segundo estágio entra em ignição a T+2m 44s. A separação das duas metades da carenagem de protecção ocorre a T+3m 37s.

O primeiro estágio executa a sua queima de reentrada entre T+6m 19s, aterrando na plataforma Just Read The Instructions (JRTI) a T+8m 35s.

O final da queima do segundo estágio ocorre a T+8m 4s, iniciando uma fase de voo não propulsionada de cerca de 20 minutos antes da segunda queima que tem lugar entre T+28m 51s e T+29m 51s. A separação do satélite IPEX tem lugar a T+33m 22s.

Texto: Rui C. Barbosa / Salomé T. Fagundes

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
2021-054 122 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-39A 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 2-1 OCISLY (Oc. Pacífico)
2021-084 126 B1062.3 KSC, LC-39A 16/Set/21 00:02:50 Inspiration4 JRTI (Oc. Atlântico) 
2021-103 127 B1067.2 KSC, LC-39A 11/Nov/21 02:03:31 Endurance Crew-3 ASOG (Oc. Atlântico)
2021-104 128 B1058.9 CCSFS, SLC-40 13/Nov/21 12:19:30 Starlink 4-1 JRTI (Oc. Atlântico)
2021-110 129 B1063.3 VSFB, SLC-4E 24/Nov/21 06:21:02 DART LICIACube OCISLY (Oc. Pacífico)
2021-115 130 B1060.9 CCSFS, SLC-40 02/Dez/21 23:12 Starlink 4-3 BlackSky-16 BlackSky-17 ASOG (Oc. Atlântico)
2021-121 131 B1061.5 KSC, LC-39A 09/Dez/21 06:00 IXPE JRTI (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 (B1061.5), isto é, o primeiro estágio B1061 na sua 5.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 ‘Resi-lience’, 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.

Texto: Salomé T. Fagundes



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