SpaceX lança veículo de carga para a ISS

O lançamento da missão logística Dragon SpX-21 ‘CRS-21’ (C208) teve lugar às 1617:08UTC do dia 6 de Dezembro de 2020 a partir do Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy, Ilha de Merritt, e foi levado a cabo por um foguetão Falcon 9-101 (B1058.4). A cápsula Dragon separou-se do último estágio do lançador às 1628:49UTC e o primeiro estágio do foguetão Falcon-9 foi recuperado com sucesso plataforma flutuante “Of Course I Still Love You” situada a 622km no Oceano Atlântico.

Este é o primeiro voo da versão da Crew Dragon adaptada apenas para missões logísticas, que é capaz de carregar mais 20% de volume de carga que a versão anterior da Dragon e tem o dobro da área na zona de carga despressurizada. A cápsula  Dragon 2, agora está projectada para cinco voos de e para a Estação Espacial Internacional, e esta versão pode ficar no laboratório orbital mais do dobro do tempo que a versão anterior.

Nesta missão a Dragon transporta cerca de 3.200 kg de provisões e cargas, incluindo materiais críticos para directamente dar suporte as investigações de pesquisa e ciência que irão ocorrer dentro do laboratório. A bordo será também transportado o pequeno módulo Bishop. Anteriormente designado NanoRacks Airlock Module, é um pequeno módulo comercial com um escotilha que será acoplado à ISS. O Bishop irá permitir a colocação em órbita de satélites a partir da ISS com um volume cinco vezes superior aos actuais.

Este lançamento foi efectuado utilizando o primeiro estagio – Block V B1058.4 que anteriormente serviu também as missões Demo 2, ANASISII e uma missão Starlink. A Dragon SpX-21 deverá chegar à estação espacial internacional a 7 de Dezembro de 2020 onde autonomamente irá acoplar com a estação espacial internacional.

O teste estático para esta missão ocorreu a 3 de Dezembro de 2020.

Lançamento e fase inicial de voo

A cápsula Dragon é activada 26 horas antes do lançamento. A T-38m o Director de Voo verifica se tudo está pronto para o início do abastecimento do foguetão Falcon-9. Estando tudo pronto, é dada luz verde para o início do abastecimento de RP-1 ao primeiro estágio que se inicia a T-35m ao mesmo tempo que se inicia o abastecimento de oxigénio líquido (LOX). O abastecimento de LOX ao segundo estágio inicia-se a T-16m.

A fase terminal da contagem decrescente inicia-se a T-7m, com o acondicionamento térmico dos motores. A T-5m a cápsula Dragon começa a utilizar as suas baterias internas para o fornecimento de energia e a T-1m 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 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. Os tanques de propolente são pressurizados nesta altura e 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 é atingida a T+1m18s. O final da queima do primeiro estágio ocorre a T+2m 30s, dando-se quatro segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio. O segundo estágio entra em ignição a T+2m 41s. O final da queima do segundo estágio ocorre a T+8m 38s, seguindo-se a separação da cápsula Dragon a T+11m 49s, com a abertura do nariz a ocorrer a T+12m 35s.

O primeiro estagio entretanto aterra a T+8m38s na plataforma flutuante “Of Course I Still Love You”.

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
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 00:27:17 “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
2020-088 100 B1049.7 CCAFS SLC-40 25/Nov/20 02:13:12 Starlink v1.0 (x60) L15 OCISLY (Oc. Atlântico) 
2020-093 101 B1058.4 KSC LC-39A 06/Dez/20 16:17:08 Dragon SpX-21 OCISLY (Oc. Atlântico)

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.

Texto: Rui C. Barbosa

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 6009

– Lançamento orbital EUA: 1716 (28,56%)

– Lançamento orbital desde CE Kennedy: 180 (3,00% – 10,49%)

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

 

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

6010 – 09 Dez (????:??) – CZ-11 Chang Zheng-11 – XSLC, LC4 – GECAM-A, GECAM-B

6011 – 10 Dez (1619:??) – Falcon 9-102 (B1051.7) – Cabo Canaveral AFS, SLC-40 – SiriusXM SXM-7

6012 – 10 Dez (1900:??) – Rocket 3.2 – Kodiak PSC, LPB – Demo-2

6013 – 10 Dez (2250:??) – Delta-IV Heavy (D385) – Cabo Canaveral AFS, SLC-37B – NROL-44

6014 – 12 Dez (10:09:30) – Electron/Curie (F17 “The Owl’s Night Begins”) – Onenui (Máhia), LC-1A – StriX-α



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