SpaceX lança Sentinel-6A

A empresa Norte-americana SpaceX levou a cabo com sucesso o lançamento do satélite de monitorização oceanográfica Sentinel-6A ‘Michael Freilich’ às 1717:08UTC do dia 21 de Novembro de 2020.

O lançamento foi levado a cabo pelo foguetão Falcon 9-099 (B1063.1) a partir do Complexo de Lançamento SLC-4E da Base Aérea de Vandenberg, Califórnia. Este foi o primeiro lançamento orbital a parte de Vandenberg em 2020.

O primeiro estágio B1063.1 foi recuperado com sucesso na denominada LZ-4 na Base Aérea de Vandenberg.

O satélite irá operar numa órbita circular a uma altitude de 1.336 km e com uma inclinação de 66.º em relação ao equador terrestre.

O Sentinel-6A

A subida do nível médio do mar é um dos efeitos mais notáveis e potencialmente devastadores do aquecimento do clima da Terra. Medir e compreender as mudanças no nível do mar permite avaliar a vulnerabilidade às inundações por parte de cidades e vilas costeiras no futuro. Medições precisas do nível do mar também podem ser usado para rastrear as correntes oceânicas, que transportam calor de uma parte do planeta para outra, que por sua vez influenciam as trocas energéticas da Terra e os padrões climáticos.

Uma série ininterrupta de satélites recolheu medições do nível do mar por quase 30 anos. E agora, um esforço conjunto entre os Estados Unidos e a Europa lançou o próximo satélite para assumir as tarefas de monitorização da altura da superfície do mar: o satélite Sentinel-6 ‘Michael Freilich’ irá recolher os dados globais mais precisos alguma vez obtidos sobre o nível do mar e sobre como a forma como se altera com o tempo. O satélite vai também recolher dados precisos da temperatura atmosférica e humidade que ajudará a melhorar as previsões meteorológicas e modelos climáticos.

A missão Sentinel-6 / Jason-CS (Continuity of Service) é composta por dois satélites idênticos que serão lançado com cinco anos de intervalo. O primeiro satélite é o Sentinel-6A ‘Michael Freilich’, designado em homenagem ao ex-diretor da Divisão de Ciências da Terra da NASA, Dr. Michael Freilich. Michael Freilich foi um pioneiro na oceanografia a partir do espaço e dedicou sua carreira a conhecer melhor a Terra, com o objetivo de melhorar a vida de todos nós. O segundo satélite, Sentinel-6B, está programado para ser lançado em 2025.

Ambos os satélites medirão o nível do mar em alguns centímetros para 90% dos oceanos do mundo. Os dados que recolherem irão ser adicionados a um conjunto de dados de longo prazo que começou com um esforço conjunto entre os Estados Unidos e a França com o satélite chamado TOPEX / Poseidon que lançado em 1992. O esforço de monitoramento do nível do mar continuou com Jason-1, OSTM / Jason-2 e Jason-3, que foram lançados em 2016 e que atualmente operacionais.

Os satélites Sentinel-6 irão recolher dados que serão adicionados a um registo de longo prazo do nível do mar que se tornou no padrão para estudos climáticos a partir do espaço. Cada satélite irá transportar um instrumento para medir o nível do mar em quase todo o globo, três instrumentos para ajudar a determinar a posição e orientação precisas do satélite, e um para medir a temperatura e humidade da atmosfera. 

Os satélites irão fornecer informações que ajudarão os investigadores a entender como a mudança do clima está a remodelar os litorais da Terra e quão rápido isso está a acontecer. Os oceanos e a atmosfera da Terra estão inextricavelmente ligados. O mar absorve mais de 90% do calor retido pelo aumento dos gases de efeito estufa, que faz com que a água do mar se expanda. Esta expansão é responsável por cerca de um terço do aumento do nível do mar, enquanto o derretimento dos glaciares e mantos de gelo são responsáveis pelo restante.

A taxa na qual os oceanos estão a subir acelerou nos últimos 25 anos, e os cientistas esperam que acelere ainda mais nos próximos anos. O aumento do nível do mar vai mudar o litoral e influenciar como as marés e inundações resultantes de tempestades afectam cidades. Para entender melhor como a elevação dos mares terá impacto sobre a humanidade, os cientistas precisam de saber como o aumento rápido do nível do mar rápido está a mudar. Isso significa que precisam de muito registos climáticos – algo que o Sentinel-6A Michael Freilich e o seu sucessor ajudarão a fornecer.

Os satélites verão coisas que as missões anteriores que estudaram o aumento do nível do mar não podiam. Na monitorização dos níveis globais do mar desde 2001, a série de satélites Jason foi capaz de rastrear grandes características do oceano como a Corrente do Golfo e fenómenos climáticos como El Niño e La Niña que se estendem por milhares de quilómetros. Contudo, as medições de variações menores do nível do mar perto da costa, que podem afectar a navegação de navios e a pesca comercial, tem estado além de suas capacidades.

O Sentinel-6A irá recolher medições em resolução mais alta. Além do mais, incluirá novos tecnologia no radiómetro Advanced Microwave Radiometer (AMR-C), instrumento que, juntamente com o altímetro radar Poseidon-4, permitirá aos cientistas ver essas características oceânicas menores e mais complicadas, especialmente perto do litoral.

O Sentinel-6A ‘Michael Freilich’ é a primeira missão conjunta entre a NASA e a ESA em missões de satélite para o estudo de Ciências da Terra e marca o primeiro envolvimento numa missão internacional do programa Copernicus, o programa de observação da Terra da União Europeia. Este programa continua uma longa década de tradição de cooperação entre a NASA, o NOAA, e parceiros europeus, incluindo a ESA, a EUMETSAT e o CNES.

Estas colaborações internacionais permitem o acesso a um maior conjunto de recursos e conhecimentos científicos do que estaria disponível de outra forma. Pesquisadores publicaram milhares de artigos científicos usando os dados do nível do mar recolhidos pela série de missões de satélites EUA-Europa que começou com o lançamento em 1992 do TOPEX / Poseidon.

Ao alargar o registo global de dados atmosféricos sobre a temperatura, a missão irá ajudar os cientistas a entender melhor a forma como o clima da Terra está a mudar. As mudanças climáticas não afectam apenas os oceanos da Terra e a sua superfície; afectam todos os níveis da atmosfera, desde o troposfera à estratosfera. Um instrumento de ciência no Sentinel-6A usa uma técnica chamada rádio ocultação para medir as propriedades físicas da atmosfera terrestre.

O instrumento Global Navigation Satellite System – Radio Occultation (GNSS-RO) rastreia sinais de rádio de satélites de navegação em órbita da Terra. Quando um satélite fica abaixo (ou sobe acima) do horizonte da perspectiva do Sentinel-6A, o seu sinal de rádio passa pela atmosfera. Ao fazer isso, o sinal diminui, a frequência muda, e o seu caminho curva-se. Denominada ‘refração’, este efeito pode ser usado por cientistas para medir mudanças mínimas em densidade atmosférica, temperatura e teor de humidade.

Quando os cientistas adicionam essas informações aos dados existentes a partir de instrumentos semelhantes actualmente no espaço, serão capazes de entender melhor como o clima da Terra está a mudar ao longo do tempo.

O Sentinel-6A ‘Michael Freilich’ vai ajudar a melhorar as previsões do tempo ao fornecer informações meteorológicas sobre temperatura e humidade atmosféricas. O altímetro de radar do satélite irá recolher medições das condições da superfície do mar, incluindo a altura significativa das ondas e os dados recolhidos pelo instrumento GNSS-RO irão complementar as observações existentes da atmosfera. Essas medições combinadas darão aos meteorologistas mais informações para melhorar as previsões meteorológicas. Além disso, as informações sobre a temperatura e humidade do atmosfera, bem como a temperatura da camada superior do oceano, ajudará a melhorar os modelos que rastreiam a formação e evolução de furacões.

Características do satélite

Construído pela Airbus Defence and Space (em Friedrichshafen, Alemanha) e pela Thales Alenia Space (instrumentação), o Sentinel-6A tem 5,15 metros de comprimento, 2,35 metros de altura e 2,28 metros de largura. No lançamento a sua massa é de 1.192 kg (incluindo o propelente). A energia para os seus instrumentos é fornecida por dois conjuntos solares fixos e dois painéis solares, sendo armazenada numa bateria de 200 Amp/h.

A bordo o satélite transporta um radar altímetro, desenvolvido pela ESA e baseado na herança do instrumento SARL do Sentinel-3 mas tendo um desenho adaptado para permitir o modo internivelado combinando os modos SAR e LRM; o radiómetro de microondas AMR-C fornecido pela NOAA; o receptor GNSS Precise Orbit Determination (POD), desenvolvido pela ESA e derivado do receptor GNSS no Sentinel-3; o mesmo receptor DORIS utilizado nos satélites Jason-3 e Sentinel-3; o mesmo Laser Reflector Array utilizado no satélite Jason-3, fornecido pela NOAA; e o instrumento de ocultação rádio baseado num receptor Tri-G, fornecido pela NOAA.

A missão foi desenvolvida em conjunto pela  ESA (European Space Agency) no contexto do programa Copernicus da Comissão Europeia, pela European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT), NASA, e pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), com apoio financeiro por parte da Comissão Europeia e contribuições da agência espacial Francesa (CNES).

Lançamento

O Sentinel-6A chegava à Base Aérea de Vandenberg a 24 de Setembro de 2020, sendo transportado de avião desde o Aeroporto de Munique de onde partiu a 23 de Setembro. O satélite seria preparado para o lançamento ao longo de vários meses, com a data de lançamento a sofrer alguns adiamentos. O teste estáctico em preparação para o lançamento teve lugar a 17 de Novembro de 2020.

O foguetão Falcon 9-099 (B1063.1) foi 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 1s. O final da queima do primeiro estágio ocorre a T+2m 17, dando-se quatro segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio. O segundo estágio entra em ignição a T+2m 28s. A ejecção da carenagem de protecção ocorre a T+2m 50s. O primeiro estagio termina a queima de reentrada a T+6m 55s e aterra na zona de aterragem LZ-4 a T+8m 19s sendo recuperado com sucesso.

O final da primeira queima do segundo estágio ocorre a T+8m 18s. O segundo estágio inicia uma fase não propulsionada, iniciando a sua segunda queima a T+53m 18s e terminando a T+53m 28s. A separação do satélite Sentinel-6A tem lugar a T+53m 29s.

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
2020-055 090 B1051.5 KSC LC-39A

7/Ago/20

05:12:05

Starlink v1.0 (x57) L9 BlackSky Global-7 BlackSky Global-8

OCISLY

(Oc. Atlântico)

2020-057 091 B1049.6 CCAFS SLC-40

18/Ago/20

14:31:16,555

Starlink v1.0 (x58) L10

SkySat-19

SkySat-20

SkySat-21

OCISLY

(Oc. Atlântico)

2020-059 092 B1059.4 CCAFS SLC-40

30/Ago/20

23:18:56,462

SAOCOM-1B

GNOMES-1

Tyvak-0172

Cabo Canaveral

LZ-1

2020-062 093 B1060.2 KSC LC-39A

03/Set/20

12:46:14,489

Starlink v1.0 (x60) L11

OCISLY

(Oc. Atlântico)

2020-070 094 B1058.3 KSC LC-39A

17/Set/20

11:29:34,541

Starlink v1.0 (x60) L12

JRTI

(Oc. Atlântico)

2020-073 095 B1051.6 KSC LC-39A

18/Out/20

12:25:57,439

Starlink v1.0 (x60) L13

OCISLY

(Oc. Atlântico)

2020-074 096 B1060.3 CCAFS SLC-40

24/Out/20

15:31:34

Starlink v1.0 (x60) L14

JRTI

(Oc. Atlântico)

2020-078 097 B1062.1 CCAFS SLC-40

05/Nov/20

23:24

USA-309 (GPS-III SV04)  
2020-084 098 B1061.1 KSC LC-39A

16/Nov/20

00:27

“Resilience” Crew-1

JRTI

(Oc. Atlântico)

2020-086 099 B1063.1 VAFB, SLC-4E

21/Nov/20

17:17:08

Sentinel-6A

 Vandenberg

LZ-4

A sequência de lançamento para o Falcon-9 é um processo de precisão ditada pela janela de lançamento de cerca de uma hora tendo em conta a posição orbital a ser ocupada pelo satélite. Se a janela de lançamento de uma hora é perdida, a missão é então adiada para o dia seguinte.

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.

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 6002

– Lançamento orbital EUA: 1714 (28,56%)

– Lançamento orbital desde Vandenberg AFB: 702 (11,70% – 40,06%)

O quadro seguinte mostra os lançamentos previstos e realizados em 2020 por polígono de lançamento.

 

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

6003 – 23 Nov (0256:??) – Falcon 9-100 (B1049.7) – Cabo Canaveral AFS, SLC-40 – Starlink-16 (v1.0 L15)

6004 – 23 Nov (1955:??) – CZ-5 Chang Zheng-5 (Y5) – Wenchang, LC101 – Chang’e-5

6005 – 24 Nov (0212:15) – 14A14-1B Soyuz-2-1b/Fregat (N15000-045/112-502(?)) – GIK-1 Plesetsk, LC43/3 – Gonets-M (I004/30L), Gonets-M (I005/31L), Gonets-M (I006/32L) (Block-17), e outros

6006 – 28 Nov (0522:??) – Angara-A5/Briz-M (71752/88802 (88534)) – GIK-1 Plesetsk, LC35/1 – IPM-2

6007 – 29 Nov (0133:28) – 372RN21A Soyuz-ST-A/Fregat-M (VS24a/N15000-010/133-??) – CSG Kourou (Sinnamary), ELS – Falcon Eye-2



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