SpaceX lança primeiros satélites Starlink v2.0

A Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) colocou em órbita 54 novos satélites Starlink com o lançamento da missão Starlink G5-1 a 28 de Dezembro de 2022. Estes foram os primeiros satélites Starlink v2.0 a serem colocados em órbita.

O lançamento teve lugar às 0934:00UTC a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral SFS, Florida, e foi realizado pelo foguetão Falcon 9-193 (B1062.11) cujo primeiro estágio foi recuperado na plataforma flutuante A Shortfall Of Gravitas, no Oceano Atlântico.

Após serem colocados na sua órbita inicial com um perigeu a 212 km de altitude, apogeu a 338 km de altitude e inclinação orbital de 43.º, os satélites irão nas semanas seguintes realizar uma série de manobras para se colocarenm na órbita operacional a 530 km de altitude com uma inclinação de 43.º.

Os satélites Starlink v2.0

A SpaceX não divulgou informações relativas ao equipamento a bordo dos satélites de segunda geração Starlink. No entanto, parecem existir três configurações destes satélites.

A configuração F9-1 terá o mesmo tamanho e massa dos satélites Starlink v1.5 (com um comprimento de 2,8 metros e uma largura de 1,3 metros, com os painéis solares a terem um comprimento de 8,1 metros e uma largura de 2,8 metros). Por seu lado, a configuração F9-2 deverá o dobro do tamanho, bem com o dobro dos painéis solares e cerca de três vezes a massa da configuração F9-1 (comprimento de 4,1 metros e uma largura de 2,7 metros, com os painéis solares a terem um comprimento de 12,8 metros e uma largura de 4,1 metros).

Inicialmente, a SpaceX pretendia lançar esta segunda geração de satélites a bordo da Starship. Estes satélites teriam um comprimento de 6,4 metros e uma largura de 2,7 metros, com os painéis solares a terem um comprimento de 20,2 metros e uma largura de 6,4 metros.

Assim, os satélites lançados na missão Starlink G5-1 deverão ser do tipo F9-1.

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 órbita baixa da terra especialmente em lugares onde a conectividade é baixa ou inexistente como, por exemplo, em lugares rurais. Os satélites 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 cerca de 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 órbita, manter a altitude pretendida e posterior remoção orbital, os satélites Starlink possuem propulsores do tipo Hall alimentados a krípton. 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 órbita, 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 cápsulas 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 órbita e evitar a colisão de modo autónomo.

Os satélites Starlink estão na linha da frente na mitigação de detritos em órbita, atingindo ou excedendo todas as leis padronizadas da indústria 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 oferece um serviço de Internet em zonas dos Estados Unidos da América e no Canadá ao fim de seis lançamentos, rapidamente expandindo-se 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. Quando os satélites atingem a altitude operacional 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 partilha 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 para que os astrónomos possam coordenar as observações com a passagem dos satélites.

Lançamento Veículo 1.º estágio Local Lançamento Data Hora (UTC) Carga
2022-105 173 B1063.7 VSFB SLC-4E 31 Ago/22 05:40:10 Starlink G3-4 (x46) F58 [v1.5 L29]
2022-107 174 B1052.7 CCSFS SLC-40 05/Set/22 02:09:40 Starlink G4-20 (x51) F59 [v1.5 L30]
2022-111 175 B1058.14 KSC LC-39A 11/Set/22 01:20:00 Starlink G4-2 (x34) F60 [v1.5 L31]
2022-113 176 B1067.6 CCSFB SLC-40 19/Set/22 00:18:40 Starlink G4-34 (x54) F61 [v1.5 L32]
2022-119 177 B1073.4 CCSFB SLC-40 24/Set/22 23:32:10 Starlink G4-35 (x54) F62 [v1.5 L33]
2022-125 178 B1071.5 VSFB SLC-4E 05/Out/22 23:10:30 Starlink G4-29 (x52) F63 [v1.5 L34]
2022-136 182 B1062.9 CCSFS SLC-40 20/Out/22 14:50:40 Starlink G4-36 (x54) F64 [v1.5 L35]
2022-141 183 B1063.8 VSFB SLC-4E 28/Out/22 01:14:10 Starlink G4-31 (x53) F65 [v1.5 L36]
2022-175 192 B1058.15 KSC, LC-39A 17/Dez/22 21:32:30 Starlink G4-37 (x54) F66 [v1.5 L37]
2022-177 193 B1062.11 CCSFS, SLC-40 28/Dez/22 09:34:00 Starlink G5-1 (x54) F67 [v2.0 L01]

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 12s, sendo 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 29s, dando-se três segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio, com este a entrar em ignição a T+2m 39s. A ejecção das duas metades da carenagem de protecção ocorre a T+2m 44s. A queima de reentrada do primeiro estágio ocorre entre T+6m 44s e T+7m 0s, enquanto a queima de aterragem ocorre entre T+8m 26s e T+8m 47s, aterrando na plataforma flutuante A Shortfall Of Gravitas.

O final da queima do segundo estágio ocorre a T+8m 38s e a separação dos satélites Starlink ocorre a T+18m 43s.

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 B1062

Para esta missão a SpaceX utilizou o foguetão Falcon-9 (B1062.11), com o primeiro estágio B1062 a realizar a sua 11.ª missão.

Este primeiro estágio foi utilizado pela primeira vez a 5 de Novembro de 2020 quando às a 2324:23UTC foi lançado a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral AFS, Florida para colocar em órbita o satélite de navegação USA-304 (GPS-III SV04 “Sacagawea”). Na sua primeira missão o B1062 foi recuperado na plataforma flutuante Of Course I Still Love You (OCISLY) estacionada no Oceano Atlântico. O lançamento do dsatélite de navegação GPS III SV05 ‘Neil Armstrong’, às 1609:35UTC do dia 17 de Junho de 2021, marcou a segunda missão do estágio B1062, sendo recuperado no Oceano Atlântico na plataforma flutuante Just Read The Instructions (JRTI).

A terceira missão do estágio B1062 teve início às 0002:56UTC do dia 16 de Setembro, colocabdo em órbira a missão tripulada privada Inspiration4 a partir do Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy. Nesta missão o estágio seria Oceano Atlântico na plataforma flutuante JRTI.

A quarta missão deste estágio decorreu a 6 de Janeiro de 2022, sendo utilizado para colocar em órbita 49 satélites Starlink na missão Starlink G4-5 lançada às 2149:10UTC a partir do Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy. Nesta missão o estágio seria Oceano Atlântico na plataforma flutuante A Shortfal of Gravitas (ASOG).

Vinte e um dias antes do seu sexto lançamento, o estágio B1062 foi utilizado para colocar em órbita a missão Axiom-1 às 1517:12UTC do dia 8 de Abril, sendo lançado desde o Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy e recuperado na plataforma flutuante ASOG.

A 6.ª missão do estágio B1062 ocorreu às 2127:10UTC do dia 29 de Abril a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral para colocar em órbita 53 satélites Starlink na missão Starlink G4-16, tendo sido recuperado na plataforma flutuante JRTI.

A 7.ª missão ocorreu às 2104UTC do dia 8 de Junho a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral para colocar em órbita o satélite de comunicações Nilesat-301, tendo sido recuperado na plataforma flutuante JRTI.

A 8.ª missão ocorreu às 1338:20UTC do dia 24 de Julho a partir do Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy para colocar em órbita 53 satélites Starlink na missão Starlink G4-25, tendo sido recuperado na plataforma flutuante ASOG.

A 19 de Agosto pelas 1921:20UTC, o estágio B1062 era utilizado para colocar em órbita 53 satélites Starlink na missão Starlink G4-27 que foi lançada desde o Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral, sendo recuperado na plataforma flutuante ASOG.

A 10.ª missão do estágio B1062 teve lugar às 1450:40UTC do dia 20 de Outubro, sendo lançado desde o Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral, para colocar em órbita 54 satélites Starlink na missão Starlink G4-38. Nesta missão foi recuperado na plataforma flutuante ASOG.

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.

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
2022-141 183 B1063.8 VSFB, SLC-4E 28/Out/22 01:14:10 Starlink G4-31 OCISLY (Oc. Pacífico)
2022-146 184 B1067.7 CCSFS, SLC-40 03/Nov/22 05:22 Hotbird-13G JRTI (Oc. Atlântico)
2022-153 185 B1051.14 CCSFS, SLC-40 12/Nov/22 16:06 Galaxy-31 Galaxy-32
2022-157 186 B1049.11 CCSFS, SLC-40 23/Nov/22 02:57 Eutelsat-10B
2022-159 187 B1076.1 KSC, LC-39A 26/Nov/22 19:20:43 Dragon SpX-26 TJREVERB MARIO petitSat SPORT LORIS ORCASat DanteSat NUTSat SS 1 JRTI (Oc. Atlântico)
2022-168 189 B1073.5 CCSFS, SLC-40 11/Dez/22 07:38:13 Hakuto-R M1 Rashid Lunar Flashlight LZ-2
2022-173 190 B1071.6 VSFB, SLC-4E 16/Dez/22 11:46:47 SWOT LZ-4
2022-174 191 B1067.8 CCSFS, SLC-40 16/Dez/22 21:21:00 O3b mPower 1 O3b mPower 2 ASOG
2022-175 192 B1058.15 KSC, LC-39A 16/Dez/22 21:32:30 Starlink G4-37 JRTI
2022-177 193 B1062.11 CCSFS, SLC-40 28/Dez/22 09:34:00 Starlink G5-1 ASOG

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 6347

– Lançamento orbital EUA: 1856 (29,24%)

– Lançamento orbital Cabo Canavberal SFS: 844 (13,30% – 45,47%)

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

6348 – 29 Dez (0445:??) – Chang Zheng-3B/YZ-1 – Xichang, LC2 – Beidou-3 MEO-25, Beidou-3 MEO-26

6349 – 30 Dez (0658:??) – Falcon 9-194 (1061.11) – Vandenberg SFB, SLC-4E/LZ-4 – EROS C3-1

6350 – 02 Jan (1455:??) – Falcon 9-195 – Cabo Canaveral SFS, SLC-40/LZ-1 – Transporter-6: Alba Cluster 6 (URESAT-1), BDSAT-2, BlackJack sats (x4), Cornicen, D-Orbit ION [Astrocast (x4)], Gama Alpha, GENMAT-1, Kelpie?, KSF3a, KSF3b, KSF3c, KSF3d, Launcher Orbiter SN1 [ BroncoSat-1?, cargas não separáveis: CesiumAstro NG1, Beyond Burials, TRL11, carga não identificada], LEMUR-2 (x6), Lynk Tower 2 (Lynk 07), Lynk Tower 3 (Lynk 08), Lynk Tower 4 (Lynk 09), Menut, MOXY-1, NOCLIP-1, PredaSAR, QBUA01, RROCI, Skyсraft deployer [Skycraft Block II smallsat (x5)], Star Vibe, UMBRA-05, UMBRA-06, Vigoride 5 [Zeus-1, carga não separável SSPD-1], YAM-5

6351 – 08 Jan (????:??) – Falcon-9 – Cabo Canaveral SFS, SLC-40/LZ-1 – OneWeb L16 (x40)

6352 – 09 Jan (2200:??) – RS1 (F1) – Kodiak PSC, LP-3C – VariSat-1A (OmniTeq 1), VariSat-1B (OmniTeq 2)



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