Última missão da Arianespace em 2019 lançada desde Kourou

A Arianespace levou a cabo a sua última missão em 2019 com o objectivo de colocar em órbita vários satélites.

O lançamento da missão VS23 teve lugar a 18 de Dezembro, com o foguetão 372RN21A Soyuz-ST-A/Fregat-M (R15000-008/133-12) a ser lançado na missão às 0854:20,780UTC. O lançamento foi levado a cabo a partir do Complexo de Lançamento ELS de Kourou (Sinnamary), transportando os satélites CSG-1, CHEOPS, ANGELS, EyeSat e OPS-SAT.

O lançamento estava inicialmente previsto para as 0852:20UTC do dia 17 de Dezembro, mas nesse dia seria adiado por 24 horas quando as operações finais da contagem decrescente a sequência automática foram interrompidas a T-1h 25m devido a problemas técnicos com o foguetão lançador

Os satélites da missão VS23

O CSG-1 (COSMO-SkyMed second generation -Constellation of Small Satellites for Mediterranean basin observation) é o primeiro de uma série de satélites de observação da Terra da Agência Espacial Italiana para substituir a primeira geração de satélites do sistema COSMO-SkyMed. O satélite foi desenvolvido pela Thales Alenia Space e é baseado na plataforma Prima Bus, tendo uma massa de 2.205 kg. O satélite está equipado com o radar SAR CSG-SAR (COSMO-SkyMed Second Generation Synthetic Aperture Radar) operando a 9,6 GHz.

A segunda geração destes satélites foi reduzida para dois veículos, sendo estes versões melhoradas do desenho original.

O satélite CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) é um pequeno satélite que irá observar as estrelas brilhantes mais próximas da Terra e que se sabe terem planetas na sua órbita. O satélite foi desenvolvido pela Airbus Defence and Space e é baseado na plataforma AstroBus-300 (AstroBus-S) / Myriade-Evolutions, tendo uma massa de 273 kg.

A missão irá observar estrelas que possam albergar planetas cujos tamanhos sejam semelhantes ao da Terra não maiores do que Neptuno, obtendo uma medição precisa dos seus tamanhos. Isto, juntamente com informação independente sobre as massas dos planetas, irá permitir aos cientistas determinar as suas densidades, sendo assim um primeiro passo na caracterização destes corpos extra-solares. A densidade de um planeta fornece pistas vitais acerca da sua composição e estrutura, indicando, por exemplo, se o planeta é predominantemente rochoso ou gasoso, ou talvez albergando grandes massas de água.

Ao contrário de missões anteriores, o objectivo do CHEOPS não é descobrir novos planetas mas sim uma missão complementar ou de seguimento, focando-se em estrelas que já se sabe podem ser orbitadas por um ou mais planetas. A precisão com que o CHEOPS pode medir os trânsitos planetários, juntamente com a estabilidade do seu telescópio, irá permitir aos astrónomos determinar os tamanhos dos planetas de forma exacta e precisa.

Ao se saber quando e para onde se apontar o seu sistema de observação para registar os trânsitos planetários, o CHEOPS irá maximizar o tempo que passa na monitorização desses mesmos eventos. Irá apontar a estrelas na maior parte do céu, regressando a essas estrelas para observar múltiplos trânsitos ao longo da missão, melhorando assim a sua precisão das medições. A missão irá também tentar identificar os melhores candidatos para estudo detalhado por parte de futuras missões o observatórios, identificando, por exemplo, alvos para o telescópio James Webb da NASA/ESA/CSA, que será utilizado para procurar os sinais de água e metano, elementos importantes na busca de mundos habitáveis.

Parte do tempo de observação (80%) do CHEOPS será dedicado ao programa Guaranteed Time Observing (GTO), definido pela Equipa de Ciência do CHEOPS. O tempo restante será disponibilizado à comunidade astronómica na forma de um programa de observadores convidados por parte da ESA, cujas propostas serão posteriormente seleccionadas.

O CHEOPS resulta de uma colaboração entre a ESA e a Suíça, com um consórcio dedicado dirigido pela Universidade de Berna e com importantes contribuições por parte da Áustria, Bélgica, França, Alemanha, Hungria, Itália, Portugal, Espanha e do Reino Unido.

O satélite contou com participação portuguesa, nomeadamente do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço – IA – (que fez a implementação da componente da calibração no software de redução de dados da missão…) e da DEIMOS Engenharia (componente industrial do complexo sistema de planificação da missão e disponibilização de dados à comunidade científica).

Segundo o IA “a participação do IA no consórcio do CHEOPS faz parte de uma estratégia mais abrangente para promover a investigação em exoplanetas em Portugal, através da construção, desenvolvimento e definição científica de vários instrumentos e missões espaciais, como o CHEOPS ou o espectógrafo ESPRESSO, já em funcionamento no Observatório do Paranal (ESO). Esta estratégia irá continuar durante os próximos anos, com o lançamento do telescópio espacial PLATO (ESA), ou a instalação do espectrógrafo HIRES no maior telescópio da próxima geração, o ELT (ESO).”

O ANGELS (ARGOS Néo on a Generic Economical and Light Satellite) é o primeiro nanossatélite projectado e desenvolvido pela indústria francesa com o apoio do CNES. Baseado no modelo CubeSat-12U e com uma massa de 27 kg, irá transportar o instrumento de comunicações Argos-Neo, dez vezes mais pequeno e consumindo três vezes menos energia do que a anterior geração de instrumentos Argus.

Dirigido através de uma colaboração internacional entre as maiores agências espaciais (incluindo a NASA, NOAA, CNES, EUMETSAT e ISRO), a constelação Argos será composta por seis satélites operacionais cobrindo o planeta em tempo real e fornecendo serviços de telemetria por satélite a mais de 22.000 plataformas activas PTTs (Platform Transmitter Terminals) em cada mês.

O sistema Argus é o único sistema global por satélite para localização e recolha de dados, projectado especificamente para estudar e proteger o meio ambiente do nosso planeta. O seu tempo de vida em órbita é de 2 anos.

O pequeno EyeSat é um CubeSat-3U com uma massa de 7 kg que foi desenvolvido e será operado pelo CNES. Esta é uma missão de estudos astronómicos da luz zodiacal e da Via Láctea e que foi desenvolvida por estudantes de escolas de engenharia trabalhando em conjunto com o CNES em Toulouse, juntamente com estudantes do Instituto Tecnológico Universitário (IUT) em Cachan, França.

O satélite irá observar a luz zodical no espectro visível, e em luz polarizada e não polarizada, fazendo uma imagem a cores de 360.º da Via Láctea. Um outro objectivo da missão é o ensaio de novas tecnologias.

O OPS-SAT é um CubeSat-3U do Centro Europeu de Operações Espaciais (ESOC) da Agência Espacial Europeia (ESA) que permitirá a realização de testes em órbita e a demonstração de software experimental e inovador que pode ser usado em futuras missões e programas da ESA. O satélite tem uma massa de 7 kg.

O objectivo da missão é experimentar o software de bordo e no solo, proporcionando um ambiente seguro e reconfigurável para a execução de experiências de softwares relevantes para as futuras necessidades de operações de missões da ESA. A plataforma permitirá que os cientistas do ESOC alterem todos os aspectos do software de bordo da mesma maneira que se instala e altera os sistemas operacionais e aplicativos num PC doméstico. Isso significa que experiências que nem são imaginadas antes do lançamento podem ser executadas durante a missão. A plataforma permitirá que o software terrestre normal (por exemplo, LINUX e Java) seja executado usando processadores muito mais poderosos do que os actualmente executados.

Lançamento

Após abandonar a plataforma de lançamento, o foguetão arqueia a sua trajectória colocando-se no azimute de voo correcto para executar a missão. A separação dos quatro propulsores laterais ocorre a T+1m 57s, seguindo-se a separação das duas metades da carenagem de protecção a T+3m 16s. O final da queima e separação do estágio central (Blok-A) ocorre a T+4m 47s, com o terceiro estágio (Blok-I) a entrar em ignição até T+8m 49s.

O estágio superior Fregat-M realiza sete queimas propulsivas nesta missão. O estágio superior é colocado numa órbita com perigeu a -3.167 km, apogeu a 614 km e inclinação orbital de 95.º, a partir da qual realiza a sua primeira queima (T+9m 49s a T+20m 13s) que o coloca numa órbita de parqueamento com perigeu a 614 km, apogeu a 626 km e inclinação orbital de 97,9.º. A separação do CSG-1 ocorre a T+22m 43s.

A segunda queima do Fregat-M ocorre entre T1h 0m 55s e T1h 1m 7s, colocando o conjunto numa órbita de transferência com um perigeu a 450 km, apogeu a 640 km e inclinação orbital de 98,1.º, seguindo-se a separação da parte superior do adaptador ASAP-S a T+1h 41m 40 e a terceira queima do Fregat-M ocorre entre T+1h 52m 35s e T+1h 52m 46s, colocando o conjunto numa segunda órbita de transferência com um perigeu a 449 km, apogeu a 870 km e inclinação orbital de 98,0.º.

A quarta queima do Fregat-M ocorre entre T+2h 20m 55s e T+2h 21m 21s. A separação do CHEOPS ocorre a T+2h 24m 41s. O Fregat-M realiza a sua quinta (T+3h 29m 15s e T+3h 29m 31s) e sexta queimas (T+4h 2m 35 e T+4h 2m 52s) colocando-se na terceira órbita a uma altitude de 500 km e inclinação orbital de 97,4.º. A separação dos satélites OPS-SAT e Eye-Sat ocorre a T+4h 10m 44s, com a separação do ANGELS a ter lugar a T+4h 13m 14s.

A última queima do Fregat-M ocorre entre T+5h 47m 35s e T+5h 47m 54s, com a missão a terminar a T+5h 52m 10s.

A Arianespace

A Arianespace foi fundada em 1980 sendo a primeira empresa de serviços e soluções de lançamentos orbitais. É subsidiária do ArianeGroup que detém 74% das suas acções, sendo o restante detido por 17 outras empresas ligadas à industria Europeia de lançamentos espaciais.

Desde a sua fundação, a Arianespace assinou mais de 530 contratos de lançamento de satélites, tendo colocados em órbita mais de 570 satélites. Mais de metade dos satélites comerciais agora em serviço em torno do planeta foram colocados em órbita pela Arianespace.

As actividades da empresa ocorrem em todo o mundo, tendo a sua sede em Evry, França; o centro espacial de Kourou, Guiana Francesa, onde estão situadas as plataformas de lançamento do lançador Ariane, Soyuz e Vega; e escritórios em Washington D.C., Tóquio e Singapura. A Arianespace disponibiliza serviços de lançamentos aos operadores de satélites em todo o mundo, incluindo empresas privadas e agências governamentais.

O foguetão Soyuz dos trópicos

O foguetão 14A14 Soyuz-2 representa a mais recente evolução do épico míssil balístico intercontinental R-7 desenvolvido por Sergei Korolev nos anos 50 do século passado. O novo lançador apresenta motores melhorados, modernos sistemas aviónicos digitais e uma reduzida participação de componentes de fabrico não russo.

O lançador é também conhecido pela designação Soyuz-ST (onde ST significa ‘Special for Tropics‘) e foi especialmente desenhado para uma utilização comercial aumentando a sua performance geral apesar de o desenho básico do veículo permanecer o mesmo. As alterações foram realizadas ao nível de uma melhoria da performance dos motores do primeiro e do segundo estágio com novos injectores e alteração da mistura dos propolentes; aumento na performance do terceiro estágio; introdução de um novo sistema de controlo permitindo uma alteração do plano orbital já durante o voo ; introdução de um novo sistema de telemetria digital para a monitorização do lançador e a introdução de uma nova ogiva de protecção de carga com um diâmetro de 3,6 metros. Sendo um lançador de classe media, o Soyuz-ST complementa os foguetões Ariane-5ECA e Vega para melhorar a flexibilidade e competitividade da família de lançadores europeus.Sentinel-1A_2014-04-03_14-01-23

Para os lançamentos levados a cabo na Guiana Francesa, o foguetão é montado na horizontal (juntamente com o estágio superior) e depois movido para a posição vertical na plataforma de lançamento. Aqui, é então montada a carga que será colocada em órbita. Uma nova estrutura móvel auxilia este processo enquanto fornece protecção aos satélites e ao lançador evitando as consequências nefastas do ambiente tropical.

O foguetão 14A14 Soyuz-2 pode ser equipado com um quarto estágio, nomeadamente o estágio Fregat, utilizando as carenagens de protecção do tipo ST e SF.

O Soyuz-ST é lançado a partir de um novo local a Noroeste do CSG de Kourou. Esta zona de 120 hectares está sobre a autoridade administrativa da cidade de Sinnamary. O local de lançamento está construído sobre uma camada de granito a 27 km da cidade de Kourou, a 20 km do complexo de lançamento do Ariane-5ECA e a 18 km da cidade de Sinnamary.

Este local foi seleccionado em particular porque foi assim possível reduzir os custos de uma construção em cimento armado e fazer um canal de evacuação dos gases de combustão dado que a camada de granito estava perto da superfície. Por outro lado, permite a diminuição das restrições associadas às operações dos lançadores Ariane-5ECA e Veja, dado que está suficientemente afastado dos seus complexos de lançamento. Finalmente foi possível «reservar» a propriedade suficiente para possíveis futuros voos tripulados.

A zona de lançamento é composta por vários componentes que incluem:  im bunker subterrâneo de vários andares equipado com todos os sistemas necessários para a implementação do lançador e para albergar as premissas técnicas associadas; uma correspondente plataforma de lançamento e equipamento – mastros umbilicais; mastros condutores de relâmpagos; instalações adjuntas da zona frontal (armazéns, bases, zona de recepção de carga); uma zona de exaustão das chamas semelhantes às existentes no Cosmódromo de Baikonur; uma torre de serviço móvel que permite o acesso a todas as partes do lançador uma vez na posição vertical, integração do sistema compósito superior no lançador e remoção da torre móvel de serviço para o lançamento; a Zona de Preparação com o seu edifício de integração (MIK) alargado para permitir operações de preparação em separado (montagem e teste) para o foguetão Soyuz, estágio Fregat e edifícios de serviço associados; a zona posterior que consiste de um centro de controlo para operações antes da contagem decrescente, escritórios, posto de segurança e instalações de produção de serviços; o Centro de Lançamento utilizado para as operações finais e para o lançamento; o sistema de ‘controlo e comando’ incluindo um posto de controlo operacional fornecido pela Rússia e uma unidade de manutenção fornecida pelo lado europeu; instalações de comunicações incluindo um sistema para comunicações e telemetria bem como instalações ópticas, sonoras e de vídeo, etc.

Este lançador é capaz de colocar uma carga de 7.800 kg numa órbita terrestre a 240 km de altitude com uma inclinação de 51,80º. No lançamento desenvolve uma força de 4.144.700 kN. A sua massa total é de 310.000 kg, o seu diâmetro no estágio principal é de 2,95 metros e o seu comprimento total é de 43,40 metros.

O primeiro estágio do 14A14 Soyuz-2 é composto pelos quatro propulsores laterais (Blok B, V, G e D) com uma massa bruta de 44.400 kg, tendo uma massa de 3.810 kg sem combustível. Cada propulsor tem um motor RD-107A (14D22) que desenvolve uma força de 1.021.097 kN (vácuo), com um Ies 310 s e um Tq de 120 s. Têm um comprimento de 19,60 metros, um diâmetro de 2,69 metros e consomem LOX e querosene.

O segundo estágio (Blok-A) tem um comprimento de 27,80 metros, um diâmetro de 2,95 metros, um peso bruto de 105400 kg e um peso sem combustível de 6.975 kg. Está equipado com um motor RD-108A que no lançamento desenvolve 999.601 kgf (vácuo), com um Ies de 311 s e um Tq de 286 s. Consome LOX e querosene.

O terceiro estágio (Blok-I) tem um comprimento de 6,74 metros, um diâmetro de 2,66 metros, um peso bruto de 25.200 kg e um peso sem combustível de 2.355 kg. Está equipado com um motor RD-0110 que no lançamento desenvolve 294.000 kgf (vácuo), com um Ies de 359 s e um Tq de 300 s. Consome LOX e querosene.

As modificações introduzidas no novo lançador foram sendo testadas em duas versões do mesmo veículo o 14A14-1A Soyuz-2-1A e o 14A14-1B Soyuz-2-1B. Este último veículo é um lançador a três estágios no qual o motor RD-0124 é já empregado no último estágio.Sentinel-1A_2014-04-03_14-34-15

Com dimensões semelhantes ao motor RD-0110 utilizado nas versões anteriores dos lançadores Soyuz, o motor RD-0124 apresenta como principal diferença a introdução de um sistema de ciclo fechado no qual o gás do oxidante que é utilizado para propulsionar as bombas do motor é então direccionado para a câmara de combustão onde é queimado com restante propolente em vez de ser descartado. Esta melhoria no motor aumenta a performance do sistema e, como consequência, aumenta a capacidade de carga do lançador em 950 kg. Um propolente especial de ignição é utilizado para activar a combustão do motor e são utilizados dispositivos pirotécnicos para controlar o funcionamento do motor. Cada uma das quatro câmaras de combustão pode ser movimentada ao longo de eixos para manobrar o veículo.

Em 1996 tiveram início os testes do motor RD-0124 e foram finalizados em Fevereiro de 2004 nas instalações da Khimavtomatika em Voronezh. Nesta altura previa-se que a produção em série do novo motor teria início em 2005. A 27 de Dezembro de 2005 teve lugar outro teste do motor, abrindo caminho para os ensaios em grupo de todo o terceiro estágio do lançador 14A14-B Soyuz-2-1B nas instalações da NIIKhimMash em Sergiev Posad.Sentinel-1A_2014-04-03_14-34-45

No início de 2005 a Arianespace anunciava que a primeira missão de teste do foguetão 14A14-1B Soyuz-2-1B teria lugar desde o Cosmódromo GIK-5 Baikonur para colocar em órbita o satélite astronómico CoRoT. Este lançamento dependeria dos resultados de novos ensaios do motor RD-0124 que tiveram lugar em Março e Abril de 2006. Um último teste teve lugar a 20 de Outubro de 2006 e o satélite CoRoT acabaria por ser lançado a 21 de Dezembro desse ano.

O estágio Fregat foi qualificado para voo no ano 2000 e representa um estágio superior flexível e autónomo que foi desenhado para operar como um veículo orbital. O Fregat prolonga as capacidades dos estágios inferiores dos foguetões Soyuz para proporcionar um acesso total a um variado leque de órbitas. Para fornecer ao Fregat uma fiabilidade inicial elevada e acelerar o seu processo de desenvolvimento, vários subsistemas já utilizados em voo e outros componentes de outros veículos e lançadores foram incorporados neste estágio superior.

O estágio consiste em seis tanques esféricos (quatro tanques de propelentes e dois tanques de sistemas aviónicos) colocados em círculo, com longarinas atravessando ao longo dos tanques para fornecer apoio estrutural. O estágio é independente dos estágios inferiores do lançador, possuindo o seu próprio sistema de orientação, navegação, controlo, detecção e telemetria.

O Fregat utiliza um motor S9.98M que consome propelentes hipergólicos (UDMH e NTO) e pode ser reactivado até 20 vezes em voo, permitindo assim levar a cabo perfis de missões complexas. Pode fornecer uma estabilização nos três eixos espaciais à carga a colocar em órbita ou colocá-la nua situação de estabilização por rotação. O Fregat pode ser utilizado como estágio superior dos foguetões 11A511U Soyuz-U, 11A511U-FG Soyuz-FG, 14A14-1A Soyuz-2-1A, 14A14-1B Soyuz-2-1B e 11K77 Zenit-3F.

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 5902

– Lançamento orbital Arianespace: 284 (4,81%)

– Lançamento orbital desde CSG Kourou: 296 (5,01% – 100,00%)

Os quadro seguinte mostra os lançamentos previstos e realizados em 2019 por polígono de lançamento.

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

5903 – 20 Dez (0321:XX) – CZ-4B Chang Zheng-4B (Y44) – Taiyuan, LC9 – CBERS-4 (Ziyuan-1 04A), ETRSS-1, FloripaSat, MN50-01 (?), MN10-03 (?), MN10-04 (?)

5904 – 20 Dez (1136:00) – Atlas-V/N22 (AV-080) – Cabo Canaveral AFS, SLC-41 – Starliner-F1 (Boe-OFT)

5905 – 24 Dez (1200:00) – 8K82KM Proton-M/DM-03(1.1) (93566/3L) – Baikonur, LC200 PU-39 – Elektro-L nº 3

5906 – 26 Dez (2312:XX) – 14A05 Rokot/Briz-KM – GIK-1 Plesetsk, LC133/3 – Gonets-M №24, Gonets-M №25, Gonets-M №26, Blits-M

5907 – 27 Dez (XXXX:XX) – CZ-5 Chang Zheng-5 (Y5) – Wenchang, LC101 – SJ-20 Shijian-20

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