SpaceX lança satélite de navegação

A SpaceX levou a cabo com sucesso o lançamento de um novo satélite da terceira geração de satélites de posicionamento global para a Força Aérea dos Estados Unidos. O lançamento teve lugar às 1609:35UTC do dia 17 de Junho de 2021 a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral SFS, Florida.

Todas as fases do lançamento decorreram sem problemas e o satélite GPS-III SV05 ‘Neil Armstrong’ foi injectado na órbita prevista pelas 1738UTC.

O primeiro estagio Falcon-9 foi recuperado com sucesso às 1617UTC na plataforma flutuante Just Read The Instructions no Oceano Atlântico, situada a 646 km a Noroeste do Cabo Canaveral.

Para esta missão, uma nova embarcação juntou-se à frota de recolha oceânica da SpaceX. O HOS Briarwood tem como função a recuperação das duas carenagens de protecção do Falcon-9 no Oceano Atlântico. Com uma dimensão semelhante ao Shelia Bordelon, a anterior embarcação de recolha temporária, o HOS Briarwood pode ser reservado como um  hotel flutuante (“flotel”) e está equipado com um enorme guindaste, juntamente com um espaço de porão para suportar a recolha das carenagens.

O teste estático para esta missão foi realizado a 12 de Junho de 2021.

O Sistema de Posicionamento Global (Global Positioning System – GPS) Americano, oferece o posicionamento, navegação e serviços temporais suportando operações vitais nos Estados Unidos e aliadas no mundo. Tais operações compreendem suporte financeiro, transportes e infraestruturas agrícolas que milhões de utilizadores têm de depender diariamente.

A nova geração de satélites GPS é projectada e construída para oferecer dados de posicionamento, navegação e serviços de informação temporal com o triplo de precisão, e oito vezes a melhoria da capacidade de anti-bloqueio. O GPS é usado por milhões de pessoas e dá suporte a missões criticas em todo mundo.

Os satélites são desenvolvidos pela Lockheed Martin e baseados na plataforma A2100A, tendo uma massa de 4.311 kg no lançamento (2.269 kg sem combustível). Os satélites têm uma vida operacional de 15 anos.

 

 

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 estagio,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 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 ejecção da carenagem de protecção ocorre a T+3m 27s. O primeiro estagio reentra a T+6m 18s e aterra na plataforma flutuante a T+8m 33s sendo recuperado com sucesso (a SpaceX possui duas plataformas flutuantes baptizadas de Just Read the Instructions e Of Course I Still Love You, que são os nomes de embarcações das histórias do autor Iain M. Banks).

O final da primeira queima do segundo estágio ocorre a T+8m 7s. O segundo estágio inicia uma fase não propulsionada, iniciando a sua segunda queima a T+1h 3m 35s e terminando a T+1h 4m 197s. A separação do satélite GPS-III SV05 ‘Neil Armstrong’ tem lugar a T+1h 29m 20s.

Texto: 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
2021-027 113 B1058.7 CCSFS, SLC-40 07/Abr/21 16:34:18 Starlink v1.0 (x60) L23 OCISLY (Oc. Atlântico)
2021-030 114 B1061.2 KSC, LC-39A 23/Abr/21 09:49:02,397 Crew Dragon Endeavour (USCV-2) OCISLY (Oc. Atlântico)
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 GPS-III SV05 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.

O estágio B1062

Para esta missão a SpaceX utilizou o foguetão Falcon-9 (B1062.2), isto é, o primeiro estágio B1062 na sua 2.ª missão.

Este primeiro estágio foi utilizado pela primeira vez a 3 de Outubro de 2020 quando às a 01:43UTC 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 Just Read The Instructions estacionada no Oceano Atlântico.

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 6078

– Lançamento orbital EUA: 1749 (28,78%)

– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral SFS: 799 (13,15% – 45,68%)

 

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

6078 – 18 Jun (0625:??) – Chang Zheng-2C (Y48) – Xichang, LC3 – Yaogan-30 Grupo-09 (x3)

6079 – 23 Jun (1730:??) – Boeing-747-400 “Cosmic Girl”/LauncherOne (F3 “Tubular Bells, Part One”) – Mojave ASP, RW12/30 – DIU (x3) (STP-VP27A), BRIK-II, STORK-4, STORK-5 (MARTA)

6080 – 24 Jun (????:??) – Falcon-9 (B1060.8) Transporter-2 – Cabo Canaveral SFS, SLC-40 – Capella-5 (Whitney 3), D2/AtlaCom-1, EarthTV-1, EG-3 (Tyvak-0173), GNOMES-2, D-Orbit ION-SCV 003 (ION-SCV 003 Dauntless David, Wild Ride) [NAPA-2 (RTAF-SAT 2), Spartan, Neptuno, W-Cube, Ghalib, QMR-KWT, cargas fixas: LaserCube, Nebula, Worldfloods], LINCS-A, LINCS-B, Mandrake-2A, Mandrake-2B, ÑuSat-19, ÑuSat-20, ÑuSat-21, ÑuSat-22, Outpost tech demo, SAI-2, Sherpa-FX2 [Astrocast (x5), Hawk-3A, Hawk-3B, Hawk-3C, LEMUR-2 (x3), Lynk-06 (Shannon), MINAS PAINANI-II, SpaceBEE (x12), Cargas fixas: TagSat-2], Sherpa-LTE1 [ARTHUR-1, Astro Digital Demo 8 (Tenzing, Tanker-001), Astro Digital Demo 9 (Shasta), Faraday Phoenix, KSF-1A (PVM-1A), KSF-1B (PVM-1B), KSF-1C (PVM-1C), KSF-1D (PVM-1D) {KSM-2, Kleos Polar Vigilance Mission}, LEMUR-2 (x4), Tiger-2], TUBIN, XR-2, YAM-2, YAM-3

6081 – 29 Jun (23:27:??) – 14A14-1A Soyuz-2.1a (V15000-043) – Baikonur, LC31 PU-6 – Progress MS-17

6082 – 01 Jul (12:48:33) – 14A14-1B Soyuz-2.1b/Fregat-M (Kh15000-008/123-12 (ST33)) – Vostochniy, LC-1S – OneWeb (x36)



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