SpaceX lança satélite oceanográfico SWOT

A empresa norte-americana Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) realizou o lançamento do satélite oceanográfico SWOT. O lançamento teve lugar às 1146:47UTC e foi realizado pelo foguetão Falcon 9-190 (B1071.6) a partir do Complexo de Lançamento SLC-4E da Base das Forças Espaciais de Vandenberg, Califórnia, com o primeiro estágio a ser recuperado na zona de aterragem LZ4 situado nas proximidades da plataforma de lançamento.

O satélite SWOT (Surface Water and Ocean Topography) foi desenvolvido em conjunto e será gerido pela NASA, pelo CNES e pela CSA. O satélite deverá levar a cabo a primeira observação global da superfície líquida do planeta Terra e irá recolher medições detalhadas acerca da forma como as massas líquidas se alteram em função do tempo na superfície terrestre.

A missão SWOT

A missão SWOT é a primeira missão que observará quase toda a água na superfície do planeta, medindo a altura da água nos lagos, rios, reservatórios e oceanos da Terra, dando aos cientistas a capacidade de rastrear o movimento da água ao redor do planeta.

A água é essencial para a vida na Terra, mas também desempenha um papel crítico no armazenamento e movimentação do calor e do carbono no planeta, além de influenciar o seu clima. Rastrear o balanço hídrico da Terra – onde a água está hoje, de onde vem e onde estará amanhã – é fundamental para entender como os recursos hídricos do planeta mudam e o impacto que essas mudanças têm no meio ambiente local.

O SWOT fornecerá uma visão verdadeiramente global das águas superficiais da Terra, enriquecendo a compreensão da humanidade de como o oceano reage e influência as mudanças climáticas, juntamente com os perigos potenciais – incluindo inundações – estão à frente em diferentes regiões do mundo.

O SWOT irá observar os oceanos da Terra e as suas águas superficiais com uma clareza sem precedentes em comparação com outros satélites, da mesma forma como uma televisão de alta definição oferece uma imagem muito mais detalhada do que os modelos mais antigos. Assim, o SWOT será capaz de “ver” tais características oceânicas como frentes e redemoinhos que são muito pequenos para serem detectados pelos actuais instrumentos baseados no espaço, o que ajudará a melhorar a compreensão dos investigadores sobre o papel dos oceanos nas mudanças climáticas.

Os mares da Terra absorveram mais de 90% do excesso de calor retido na nossa atmosfera pelas emissões de gases de efeito estufa causadas pelo homem. Os investigadores acham que muito desse calor – e o dióxido de carbono e metano extra que o produziu – é absorvido em características oceânicas de curta duração, como frentes e redemoinhos (neste caso, redemoinhos com menos de 100 quilómetros de diâmetro). As frentes são onde as massas de água com características diferentes (como temperatura ou densidade) colidem, e os redemoinhos são correntes circulares. O SWOT será capaz de recolher dados sobre essas características oceânicas, colocando em foco a imagem desfocada do oceano da Terra. O satélite não apenas mostrará onde – e com que rapidez – o nível do mar sobe, mas também revelará como as costas ao redor do mundo mudam.

O satélite SWOT fornecerá uma clareza de alta definição semelhante para os lagos, rios e reservatórios da Terra. Muitos rios grandes permanecem um mistério para os investigadores, que não conseguem equipar os corpos de água com instrumentos de monitorização por vários motivos, incluindo a inacessibilidade. O SWOT observará todo o comprimento de quase todos os rios com mais de 100 metros. Da mesma forma, onde as tecnologias terrestres e de satélite actualmente fornecem dados sobre apenas alguns milhares dos maiores lagos do mundo, o SWOT expandirá esse número para mais de um milhão de lagos do tamanho de três quarteirões da cidade de Nova Iorque (cerca de 62.500 metros quadrados) ou maior.

Uma parte importante da previsão do nosso clima futuro é determinar em que ponto o oceano da Terra pára de absorver calor e começa a liberá-lo de volta para a atmosfera, onde pode acelerar o aquecimento global. O SWOT fornecerá informações cruciais sobre essa troca global de calor entre o oceano e a atmosfera, permitindo que os investigadores testem e melhorem as previsões climáticas futuras.

A mudança climática também está a acelerar o ciclo da água da Terra, levando a padrões de precipitação mais voláteis, incluindo chuvas torrenciais e secas extremas. Essa volatilidade pode dificultar a administração dos recursos hídricos. Os dados fornecidos pelo SWOT permitirão que cientistas, engenheiros, gestores de recursos hídricos e outros determinem melhor se uma região está a secar ou a ficar mais húmida, e permitirá medir a quantidade de água que flui por essas áreas.

Outro efeito da mudança climática da Terra é a subida do nível do mar um pouco mais rápido a cada ano. No entanto, entender exactamente como o nível do mar está a mudar ao longo das costas – e qual será o impacto futuro dessas mudanças – é difícil devido a lacunas nas observações dos actuais instrumentos científicos baseados no espaço e na Terra. O SWOT preencherá esses espaços em branco, oferecendo informações sobre os níveis do mar costeiro que podem ser usados para melhorar os modelos de computador para projecções do aumento do nível do mar e previsão de inundações costeiras.

À medida que as mudanças climáticas aceleram o ciclo da água, mais comunidades ao redor do mundo serão inundadas, enquanto outras não terão água suficiente. Os dados SWOT serão usados para monitorizar as condições de seca e melhorar as previsões de enchentes, fornecendo informações essenciais para as agências de gestão de água, agências de preparação para desastres, universidades, engenheiros civis e outros que precisam rastrear a água na suas áreas locais. Os dados do SWOT também ajudarão indústrias, como a navegação, fornecendo medições dos níveis de água ao longo dos rios, bem como das condições do oceano, incluindo marés, correntes e tempestades.

A NASA e o CNES, as duas agências que lideram o projecto SWOT, desenvolveram colaborações iniciadas na década de 1980 para monitorizar os oceanos da Terra. Esta parceria, com a Thales Alenia Space como um importante parceiro da indústria, foi pioneira no uso de um instrumento espacial chamado altímetro para estudar o nível do mar com o lançamento do satélite TOPEX/Poseidon em 1992. A parceria NASA-CNES continuou ininterrupta por três décadas, demonstrando um compromisso internacional duradouro com o estudo do nosso planeta. Eventualmente, expandiu-se para abranger vários outros parceiros, incluindo a Agência Espacial Canadiana e a Agência Espacial do Reino Unido para a missão SWOT, e a ESA para o satélite Sentinel-6 Michael Freilich, lançado em Novembro de 2020.

Com o SWOT, a NASA e o CNES estão a levar a altimetria por satélite a um novo nível por meio de sua colaboração no instrumento Ka-band Radar Interferometer (KaRIn). O KarIn é um instrumento de radar que observará a Terra com mais detalhes do que qualquer altímetro anterior, permitindo que os cientistas vejam muitas características em terra e no oceano que são muito pequenas para os instrumentos atuais medirem do espaço.

Com sua tecnologia inovadora e o compromisso de envolver uma comunidade diversificada de pessoas que planeiam usar os dados da missão, o SWOT está a abrir o caminho para futuras missões de observação da Terra. Graças ao engenho e dedicação dos engenheiros da NASA e do CNES, o instrumento pioneiro KaRIn fornecerá detalhes sem precedentes sobre os oceanos, lagos, rios e reservatórios do mundo. Os dados do SWOT e as ferramentas para apoiar os investigadores na análise das informações serão gratuitos e acessíveis. Isso ajudará a promover actividades de pesquisa e aplicações por uma ampla gama de usuários, incluindo cientistas, gerentes de recursos e outros que geralmente não têm a oportunidade de aceder a esse conhecimento. As lições aprendidas com o SWOT levarão a novas perguntas e melhorias para futuras missões, incluindo o próximo Observatório do Sistema Terrestre da NASA, uma constelação de missões focadas no estudo dos principais aspectos de nosso planeta.

O SWOT foi desenvolvido em conjunto pela NASA e pelo Centre National d’Études Spatiales (CNES), com contribuições da Agência Espacial Canadiana (CSA) e da Agência Espacial do Reino Unido. Para a carga útil do sistema de voo, a NASA forneceu o instrumento KaRIn, um receptor de ciência GPS, um laser retrorrefletor, um radiómetro de micro-ondas de dois feixes e as operações de instrumentação da NASA. O CNES forneceu o sistema DORIS, o altímetro nadir, o subsistema de radiofrequência que suporta o KaRIn (juntamente com a Agência Espacial do Reino Unido, que contribuiu com um subsistema de comutação de alta potência), a plataforma de satélite e o segmento de controle terrestre. A CSA forneceu uma parte fundamental do KaRIn em conjunto com o transmissor de alta potência. A NASA também forneceu o veículo de lançamento e o lançamento associado.

A missão SWOT irá pesquisar os corpos de água salgada e doce da Terra, medindo a altura da água em lagos, rios, reservatórios e nos oceanos. O satélite cobrirá a superfície do planeta pelo menos uma vez a cada 21 dias e tem uma missão principal de três anos.

As informações sobre o oceano que o SWOT recolher, ajudarão os investigadores a entender melhor a forma como a água do mar absorve o calor atmosférico e o carbono, um processo que afecta as temperaturas e as mudanças climáticas. A capacidade do satélite de observar características oceânicas com menos de 100 km transversalmente – características mais pequenas do que anteriormente observadas ao nível do mar – também permitirá a recolha de dados próximo à costa. Estas medições ajudarão a dar aos investigadores uma visão mais clara da imagem do nível do mar costeiro e, em última análise, como a superfície do mar altura vai interagir com um clima em mudança para afectar coisas como tempestades e inundações costeiras.

A SWOT também fornecerá a primeira pesquisa global abrangente de lagos de água doce, rios e reservatórios do espaço. O
satélite irá medir a sua área de superfície, ou extensão, bem como a sua profundidade. Ao ajudar a rastrear as mudanças no volume de água ao longo tempo, os dados irão equipar melhor os cientistas e os gestores de recursos hídricos para monitorizar a quantidade de água que entra e sai dos corpos de água doce do planeta.

O SWOT foi desenvolvido pela Thales Alenia Space e é baseado na plataforma TAS, tendo uma massa de cerca de 2.200 kg. A bordo transporta os seguintes instrumentos:

  • KaRIn (Ka-band Radar Interferometer): um sistema biestáctico SAR em banda-Ka. O altímetro interferométrico tem uma visão quase-nadir com um varrimento interferométrico SAR de 100 km (composto de dois varrimentos separados de 50 km). O conceito do instrumento utilizada antenas SAR em lados opostos de um mastro de 10 metros acoplados a um radar SAR nadir para medir a superfície da água altamente reflectiva.
  • altímetro Podeison-3C para medir a altura acima da superfície oceânica.
  • radiómetro de microondas para medir o vapor de água total ao longo do percurso para corrigir o atraso de pulsação
  • DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite): uma antena de rastreio Doppler para receber sinais do solo para determinação orbital precisa, rastreamento de satélite, e dados de correcção ionosférica para o altímetro.
  • GPSP (GPS Payload receiver): um receptor para fornecer dados precisos das efemérides orbitais.
  • LRA (Laser Retroreflector Array) que irá trabalhar com as estações no solo para seguir o satélite e calibrar os sistemas de localização de outros satélites, além de verificar as medições do altímetro.

O SWOT irá operar numa órbita circular a uma altitude de 890 km e com uma inclinação orbital de 77,6.°

A página oficial do projecto pode ser acedida aqui.

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. 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 16s, dando-se quatro segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio, com este a entrar em ignição pela primeira vez a T+2m 27s. A ejecção das duas metades da carenagem de protecção ocorre a T+2m 58s.

A queima de regresso ocorre entre T+2m 33s e T+3m 28s, enquanto que a queima de reentrada do primeiro estágio ocorre entre T+6m 2s e T+6m 14s. A queima de aterragem a decorrer entre T+7m 6s e T+7m 35s, aterando na zona de aterragen LZ-2 do Cabo Canaveral SFS. Entretanto, a primeira queima do segundo estágio termina a T+8m 24s.

A segunda queima do segundo estágio ocorre entre T+43m 22s e T+43m 27s, com a separação do satélite SWOT a ocorrer a T+52m 58s.

O primeiro estágio B1071

Para esta missão a SpaceX utilizou o foguetão Falcon-9 (B1071.6), com o primeiro estágio B1071 a realizar a sua 6.ª missão.

Este primeiro estágio foi utilizado pela primeira vez a 2 de Fevereiro de 2022 quando às 2027:26UTC foi lançado a partir do Complexo de Lançamento SLC-4E da Base das Forças Espaciais de Vandenberg, Califórnia, para colocar em órbita a missão NROL-87. Na sua primeira missão o B1071 foi recuperado na zona de aterragem LZ-4 na Base de Vandenberg.

A sua segunda missão decorreu a 17 de Abril quando às 1313:12UTC foi lançado a partir do Complexo de Lançamento SLC-4E da Base das Forças Espaciais de Vandenberg para colocar em órbita a missão NROL-85, sendo recuperado na zona de aterragem LZ-4 na Base de Vandenberg.

A terceira missão do estágio B1071 teve lugar às 1419:52UTC do dia 18 de Junho a partir do Complexo de Lançamento SLC-4E da Base das Forças Espaciais de Vandenberg para colocar em órbita o satélite SARah-1, sendo recuperado na zona de aterragem LZ-4 na Base de Vandenberg.

A quarta missão do estágio B1071 ocorreu a partir da Califórnia, sendo utilizado a 22 de Julho para colocar em órbita 46 satélites Starlink na missão Starlink G3-2 e sendo recuperado na plataforma flutuante Of Course I Still Love You (OCISLY), no Oceano Pacífico.

A quarta missão deste estágio ocorreu a 5 de Outubro para colocar em órbita 52 satélites Starlink na missão Starlink G4-29. Lançado às 2310:30UTC a partir do Complexo de Lançamento SLC-4E da Base das Forças Espaciais de Vandenberg, seria recuperado na plataforma flutuante OCISLY, no Oceano Pacífico.

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 6342

– Lançamento orbital EUA: 1853 (29,22%)

– Lançamento orbital Vandenberg SFB: 724 (1,42% – 39,07%)

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

6343 – 16 Dez (2120:??) – Falcon 9-191 – Cabo Canaveral SFS, SLC-40/ASOG – O3b mPower 1, O3b mPower 2

6344 – 16 Dez (2230:??) – Electron/Curie (F33 “Virginia is for Launch Lovers”) – MARS Wallops Isl., LC-2 (LA-0C) – Hawk-6A, Hawk-6B, Hawk-6C

6345 – 17 Dez (2132:??) – Falcon 9-192 (B1058.15) – CE Kennedy, LC-39A/JRTI – Starlink G4-37 (x54)

6346 – 21 Dez (0147:??) – Vega-C (VV22) – CSG Kourou, ZLV – Pléiades Neo 5, Pléiades Neo 6

6347 – 28 Dez (0819:??) – Falcon 9-193 – Cabo Canaveral SFS, SLC-40 – Starlink G5-1 (x54)



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