Tianzhou-5 lançado para a estação espacial Tiangong

Com a sua estação espacial finalizada com a adição do módulo Mengtian, a China prepara-se para iniciar a sua presença permanente na órbita terrestre com o lançamento da missão espacial tripulada Shenzhou-15. Para preparar essa missão, foi lançada uma nova missão logística com cerca de seis toneladas de equipamentos, experiências e mantimentos para a próxima tripulação que irá ocupar a estação espacial chinesa

O lançamento do veículo de carga Tianzhou-5 (天舟五号) foi realizado a 12 de Novembro às 0203:12,374UTC a partir do Complexo de Lançamento LC201 do Sítio de Lançamentos Espaciais de Wenchang, província de Hainan, e foi levado a cabo pelo foguetão Chang Zheng-7 (Y6).

O Tianzhou-5 ficou colocado numa órbita inicial com um perigeu a 200,02 km de altitude, apogeu a 22240,21 km de altitude e inclinação orbital de 41,57.º. O veículo realizaria uma série de manobras para se aproximar da estação espacial Tiangong com a qual acoplaria de forma suave às 0410:57UTC, a 2 horas 7 minutos e 45 segundos após o lançamento. A tripulação entraria no Tianzhou-5 às 0703UTC do dia 13 de Novembro após terem aberto a escotilha pelas 0618UTC.

Os veículos Tianzhou tem uma capacidade de carga de 6.500 kg, incluindo 2.000 kg de propolente, tendo um comprimento de 10,6 metros e um diâmetro máximo de 3,35 metros.

Desenvolvidos na base das estações espaciais Tiangong-1 e Tiangong-2, os veículos têm a capacidade de executar as manobras de aproximação e acoplagem de forma automática, mas tal como acontece com os veículos de carga russos, o centro de controlo em Terra e as tripulações a bordo das estações espaciais têm a capacidade de intervir nestas manobras.

Transportando carga diversa e combustível para a órbita terrestre, os veículos Tianzhou também serão utilizados para descartar lixo ou para levar a cabo missões autónomas após a separação. No final de cada missão, os veículos serão destruídos nas reentradas atmosféricas.

A bordo do Tianzhou-5 seguiram mantimentos e carga para as futuras tripulações da Tiangong, equipamentos e materiais a ser utiizados na estação espacial, equipamentos e dispositivos experimentais, e equipamentos médicos experimentais, entre outros. A carga total é de cerca de 6.000 kg, entre os quais 1.000 kg de propolente.

Incluídos na carga a bordo, encontram-se diversos pequenos satélites, entre os quais o CAS-10 (Xiwang-4), o Aomen Xuesheng Kepu 1 (que deverá ejectado antes da reentrada no final da missão) e o Lianli Lifang. Pensa-se que os satélites Shengxi Jijishu Yanzheng Lifang e Gaoxin-1 também estarão a bordo.

O CAS-10 é um CubeSat-8U (outras fontes indicam que se trata de um CubeSat-4U) que transporta um repetidor linear de rádio amador VHF para UHF para comunicações SSB. O satélite é uma missão que segue os passos do CAS-9, tendo uma massa de 12 kg e as suas dimensões são 228 x 455 x 100 mm. O CAS-10 transporta uma ligação uplink VHF e uma ligação UHF linear com uma largura de banda de 30 kHz. Este repetidor irá funcionar todo o tempo durante o ciclo de vida do satélite, com os entusiastas do radioamadorismo a poderem usar o satélite para comunicações de rádio. A bordo segue também uma câmara cujas imagens serão armazenadas a bordo do satélite. Os radioamadores poderão enviar comandos DTMF para descarregar as fotografias armazenadas. O CAS-10 transporta um farol CW para o envio de dados de telemetria, além de uma ligação de transmissão de telemetria GMSK AX.25 4,8k/9,6 kbps.

O satélite Aomen Xuesheng Kepu 1 (澳门学生科普一号) foi oficialmente iniciado em Dezembro de 2021 com o apoio do governo de Macau, da Secretaria de Ligação do Governo Central em Macau e da Administração Nacional Espacial da China.

O satélite foi desenvolvido em conjunto pelo Laboratório Estatal de Ciências Lunares e Planetárias da Universidade de Ciência e Tecnologia de Macau e pela Dongfanghong Satellite Aerospace.

O projecto permitiu aos estudantes participar no projecto bem como nas experiências científicas e de investigação através de uma parceria para promover a cooperação e interacção entre o território de Macau e as instituições nacionais chinesas no campo aerespacial e da educação cientifica.

O Aomen Xuesheng Kepu 1 está equipado com câmaras ópticas capazes de enviar imagens em tempo real a partir da órbita terrestre.

Não foi possível obter informações relativas aos restantes satélites.

Na fuselagem exterior do Tianzhou-5 encontra-se um detector de partícular de alta energia e uma experiência com um célula de combustível de hidrogénio-oxigénio que no futuro será utilizada em missões lunares tripuladas.

De momento, a bordo da Tiangong encontram-se os taikonautas Chen Dong (Comandante), Liu Yang e Cai Xuzhe, que chegaram a bordo da Shenzhou-14 lançada a 5 de Junho de 2022. Esta tripulação estará na Tiangong para receber a nova tripulação que será lançada a bordo da Shenzhou-15 a 26 de Novembro de 2022.

A estação espacial Tiangong

A estação espacial modular Tiangong é um laboratório orbital do tipo ‘Mir’, sendo constituída por um módulo central ao qual serão acrescentados outros módulos de forma gradual.

A estação é composta pelos módulos Tianhe (módulo central), pelos módulos científicos Wentian e Mengtian, e pelo Xuntian (módulo em voo livre). Com uma cápsula Shenzhou acoplada, a massa total do complexo orbital (três módulos) será de 62.000 kg.

Os módulos Wentian e Mengtian são módulos científicos com uma massa de cerca de 20.000 kg, comprimento de 14,4 metros e um diâmetro de 4,2 metros. São módulos pressurizados construídos a partir das experiências obtidas com o módulo orbital Tiangong-2 e serão utilizados para levar a cabo experiências nas áreas das ciências da vida, biotecnologia, física, ciências dos materiais, microgravidade, etc. Para além das experiências localizadas no interior pressurizado, ambos os módulos são capazes de albergar experiências exteriores tanto e plataforma de exposição ao ambiente espacial, como fixadas nas respectivas fuselagens. Os módulos foram acoplados no porto de acoplagem axial do módulo Tianhe e posteriormente transferidos para um porto lateral utilizando um sistema de manipulação remota operado a partir do interior da estação espacial ou de forma remota a partir do centro de controlo.

A zona habitável no Tianhe é de 50 m3, atingindo os 110m3 se se combinar as áreas habitáveis dos outros dois módulos.

O módulo Wentian tem sistemas de controlo adicionais que poderão ser utilizados caso surja algum problema com o Tianhe. O módulo Mengtian possui funções similares ao Wentian, mas está equipado com uma escotilha especial para permitir as entrada e saída de carga e instrumentos com o auxílio dos tripulantes ou de forma autónoma utilizando o sistema de manipulação remota.

A representação dos módulos Wentian e Mentian (Space Shuttle Almanac)

No total, existem dezesseis prateleiras experimentais (racks) entre o módulo principal, os dois módulos experimentais e uma plataforma externa de experimentos. As prateleiras experimentais têm cerca de 1,8 metros de altura, 1 metro de largura e 0,9 metros de profundidade, pesando menos de 500 kg.

Um outro módulo experimental, o Xuntian (Cruzador dos Céus), será um telescópio espacial com um espelho de dois metros de diâmetro. O módulo não estará acoplado ao complexo Tiangong, mas orbitará perto da estação, podendo ser acoplado à mesma para operações de reparação. Será usado para estudar o mecanismo de expansão acelerada do universo, para estudos sobre a energia e matéria escura, e a origem e evolução do universo.

A estação espacial é regularmente abastecida com os veículos de carga Tianzhou, cujo primeiro foi lançado em Abril de 2017 para a estação espacial Tiangong-2.

Experiências na Tiangong

No âmbito da cooperação espacial entre a China e várias nações, foram selecionadas nove experiências a serem realizadas a bordo da estação espacial Tiangong. O processo de seleção das experiências foi organizado com o Escritório das Nações Unidas para Assuntos do Espaço Exterior (UNOOSA – United Nations Office for Outer Space Affairs).

Essas experiências cobrem as áreas da astronomia, física de fluidos em microgravidade e combustão, ciências da Terra, tecnologia espacial, e ciências e tecnologia da vida espacial.

As experiências na área de astronomia vão estudar explosões de raios gama (Suíça, Polónia, Alemanha e China) e farão investigação espectroscópica do gás nebular (Índia e Rússia). As experiências de física e combustão de fluidos em microgravidade estudarão o comportamento de fluídos parcialmente miscíveis em microgravidade (Índia e Bélgica), usarão um sistema de resfriamento Micro 2-Phase de alto desempenho para aplicações espaciais (Itália e Quénia) e estudarão as instabilidades de chama afetadas por vórtices e ondas acústicas (China e Japão).

Vindo do México, a experiência em ciências da Terra vai usar uma plataforma de infravermelho médio para observações da Terra, e a experiência em tecnologia espacial (Arábia Saudita) vai estudar o desenvolvimento de células solares com multijunções GaAs para aplicações espaciais.

As ciências da vida espacial e as experiências de tecnologia vão estudar tumores no espaço (Noruega, França, Holanda e Bélgica) e o efeito da microgravidade no crescimento e produção de biofilme de bactérias causadoras de doenças (Peru e Espanha).

O foguetão Chang Zheng-7

O desenvolvimento do Chang Zheng-7 (长征七号) teve início em Maio de 2010, sendo então designado Chang Zheng-2F/H. Este, é um vector de capacidade média desenvolvido pela Academia Chinesa de Tecnologia de Veículos Lançadores. O projecto inicial apontava para uma versão modernizada do foguetão Chang Zheng-2F para ser utilizado em missão tripuladas e não tripuladas do programa espacial tripulado da China.

O CZ-7 será principalmente utilizado para colocar em órbita o veículo logístico Tianzhou para a estação espacial modular Tiangong, mas no futuro irá substituir os actuais lançadores que consomem propelentes hipergólicos Chang Zheng-2,  Chang Zheng-3 e Chang Zheng-4.

Os componentes do lançador são fabricados na cidade industrial de Tianjin e depois transportados para o local de lançamento utilizando dois navios de carga construídos para esse efeito, o Yuanwang-21 e o Yuanwang-22. Os componentes são depois descarregados no porto de Qinglan que serve o Centro de Lançamentos Espaciais de Wenchang.

O Chang Zheng-7 é propulsionado pelo motor YF-100, com o primeiro estágio a utilizar dois motores e os propulsores laterais a utilizarem um motor cada um, e pelo motor YF-115, com o segundo estágio a utilizar quatro motores. Estes dois motores consomem querosene e oxigénio líquido (LOX).

O desenvolvimento do YF-100 teve início em 2000 na Academia de Tecnologia de Propulsão Espacial Líquida. O motor foi certificado para Administração Estatal para a Ciência, Tecnologia e Industria para Defesa Nacional em Maio de 2012. É um motor de combustão de ciclo escalonado que desenvolve 1.199,48 kN ao nível do mar (1.339,48 kN no vácuo) com um impulso específico de 2.942,0 Ns/kg (3.286,2 Ns/kg no vácuo). O motor é também utilizado nos foguetões CZ-5 Chang Zheng-5 e CZ-6 Chang Zheng-6.

O motor YF-115 é também um motor de combustão de ciclo escalonado que desenvolve 176,5 kN no vácuo. O seu comprimento total é de 2,33 metros e o seu diâmetro é de 0,94 metros. O motor foi desenvolvido pela Academia de Tecnologia de Propulsão Espacial Líquida e é também utilizado nos foguetões CZ-5 Chang Zheng-5 e CZ-6 Chang Zheng-6.

A configuração básica do CZ-7 é um lançador a dois estágios com quatro propulsores laterais a auxiliar o primeiro estágio. O comprimento total é de 53,00 metros, diâmetro de 3,35 metros e envergadura de 10,05 metros. A sua massa bruta é de 597.000 kg. No lançamento desenvolve uma força de 7.200 kN e o lançador é capaz de colocar 13.500 kg numa órbita terrestre baixa a 400 km de altitude ou 5.500 kg numa órbita sincronizada com o Sol a 700 km de altitude.

No seu voo inaugural, o CZ-7 estava equipado com um estágio superior YZ-1A. Este estágio apresenta algumas melhorias em relação à versão original YZ-1. O seu tempo de missão foi alargado para 48 horas em comparação com as 6,5 horas para o YZ-1, e pode realizar nove reignições do seu motor (possivelmente, poderá realizar até 20 queimas). O estágio pode executar pelo menos sete manobras de separação de satélites (o YZ-1 só tem capacidade para um satélite).

 

Lançamento Veículo Local Lançamento Data Hora (UTC) Carga
2017-021 Y2 Wenchang

LC201

20/Abr/17 11:41:35,361 Tianzhou-1

Silu-1

2021-046 Y3 Wenchang

LC201

29/Mai/21 12:55:29,373 Tianzhou-2
2021-085 Y4 Wenchang

LC201

20/Set/21 07:10:11,392 Tianzhou-3
2022-050 Y5 Wenchang

LC201

09/Mai/22 17:56:37,376 Tianzhou-4
2022-152 Y6 Wenchang

LC201

12/Nov/22 02:03:12,374 Tianzhou-5

O YZ-1A possui um sistema de controlo térmico melhorado, além de melhores algoritmos de orientação e planeamento orbital para missões de lançamentos múltiplos. O YZ-1A será assim a base para futuros estágios a ser utilizados em missões no espaço profundo, rebocadores espaciais e veículos de manutenção e de remoção orbital.

Sítio de Lançamentos Espaciais de Wenchang

O Sítio de Lançamentos Espaciais de Wenchang está localizado no canto Nordeste da Ilha de Hainan, na costa Sul da China, e é administrativamente dependente do Centro de Lançamento de Satélites de Xichang.

O complexo de lançamento fornece uma maior versatilidade que não é proporcionada pelos restantes três locais de lançamento (Jiuquan, Xichang e Taiyuan). Wenchang permite um aumento de desempenho para os lançadores que é ganho devido ao facto de se localizar a somente 19.º de latitude do equador terrestre. Isto reduz a quantidade de propelente necessário para o satélite manobrar a partir da sua órbita inicial para a órbita geossíncrona.

Os foguetões podem ser lançados numa direcção a Sudeste para o Pacífico Sul, evitando assim a possibilidade de destroços ou dos estágios caírem sobre zonas populacionais.

Wenchang está equipado com dois complexos de lançamento. O Complexo de Lançamento LC101 é utilizado para a família de foguetões Chang Zheng-5, enquanto o Complexo de Lançamento LC201 é utilizado para os foguetões Chang Zheng-7 e Chang Zheng-8. Ambas as plataformas de lançamento são similares e estão equipadas com uma torre umbilical fixa, fossos e condutas deflectoras de chamas. Tal como acontece nos outros coentros espaciais da China, as torres umbilicais possuem braços amovíveis que permitem o acesso dos técnicos aos diferentes estágios do lançador e à sua carga.

As plataformas de lançamento utilizam um sistema de supressão de ondas de choque, inundando a base da plataforma de lançamento e o fosso deflector das chamas com um grande volume de água para assim diminuir as ondas sonoras geradas pelos motores do veículo.

As plataformas são servidas por dois edifícios de integração e montagem. O Complexo de Lançamento LC101 é servido pelo Edifício 501, enquanto o Complexo de Lançamento LC201 é servido pelo Edifício 502. Cada edifício tem uma altura de 99,4 metros permitindo a montagem e teste do veículo lançador na sua posição vertical já totalmente integrado. Esta é uma nova aproximação à maneira como os lançadores são preparados para as suas missões já que nos restantes centros de lançamento, os foguetões são montados no complexo de lançamento.

Após serem montados no edifício de integração e montagem sobre uma plataforma de lançamento móvel, o conjunto é transportado para o complexo de lançamento. A viagem demora vários minutos a percorrer os 2.800 metros que separam os dois edifícios. Após chegar à plataforma de lançamento, a estrutura móvel é colocada sobre o fosso das chamas e procede-se à ligação das conexões umbilicais entre a estrutura fixa e a plataforma móvel que contém o lançador.



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