A empresa norte-americana Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) realizou o lançamento do veículo de carga Cygnus NG-21 na missão logística CRS-21 da Northrop Grumman Innovation Systems para a estação espacial internacional.
O lançamento do Cygnus NG-21 “Francis R. ‘Dick’ Scobee” teve lugar às 1502:53UTC do dia 4 de Agosto de 2024 e foi realizado pelo foguetão Falcon 9-360 (B1080.10) a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral SFS, Florida.
Esta é a décima missão Cygnus que é realizada ao abrigo do contrato Commercial Resupply Services-2 que foi atribuído em Janeiro de 2014 à Orbital ATK (actual Northrop Grumman Innovation Systems), à Sierra Nevada Corporation e à Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX).
Pouco depois do lançamento, o veículo logístico não executou a sua primeira queima devido a uma entrada tardia na sequenciação da queima. Conhecida como queima de altitude alvo, ou TB1, foi reprogramada, mas abortada logo após a ignição do motor devido a um estado de pressão inicial ligeiramente baixo. O problema acabaria por ser ultrapassado e o Cygnus NG-21 chegaria à ISS a 6 de Agosto, sendo capturado pelo Canadarm2 às 0711UTC e acoplado ao módulo Harmony às 0933UTC. O Canadarm2 foi operado pelo astronauta Matthew Dominick.
A bordo do Cygnus NG-20 encontravam-se 3.857 kg mantimentos e equipamentos para apoiar dezenas de experiências e investigações científicas a bordo da estação espacial internacional, dos quais 3.843 kg encontravam-se na secção pressurizada e 14 kg na secção não pressurizada. Do total da carga transportada, 1.021 kg correspondem a mantimentos para a tripulação da ISS, 1.220 kg correspondem a investigações científicas a ser levadas a cabo na ISS, 43 kg de equipamento para actividades extraveículares, 1.560 kg de equipamento variados para a ISS e 13 kg de recursos informáticos.
Cada missão logística para a estação espacial internacional transporta investigações científicas na área da biologia e biotecnologia, ciências da Terra e do espaço, e desenvolvimento tecnológico e demonstrações.
A missão de reabastecimento irá apoiar dezenas de experiências de investigação conduzidas durante a Expedição 71. Entre as investigações estão: artigos de teste para avaliar o fluxo de líquidos e gases através de meios porosos encontrados em sistemas de suporte de vida de estações espaciais; um balão, uma moeda e uma porca sextavada para uma nova demonstração STE sobre a força centrípeta; microorganismos conhecidos como Rotíferos para examinar os efeitos do voo espacial nos mecanismos de reparação do ADN; um biorreator para demonstrar a produção de muitas células estaminais imunológicas e sanguíneas de alta qualidade.
Estas são apenas uma amostra das centenas de investigações realizadas a bordo do laboratório orbital nas áreas da biologia e biotecnologia, das ciências físicas e das ciências da Terra e do espaço. Esta investigação beneficia a humanidade e estabelece as bases para a futura exploração humana através da campanha Artemis da agência, que enviará astronautas à Lua para se prepararem para futuras expedições a Marte.
A bordo seguiram também os satélites CySat-1 e DORA.
O CySat-1 (Cyclone Satellite 1) é uma missão de demonstração da Universidade Estatal do Iowa e tem como objectivo testar uma carga útil de levantamento de asteróides e uma plataforma de satélite Cubesat-3U para operação num ambiente de asteróides e permitir aos estudantes conceber um pequeno sistema de satélite e missão a partir da sua concepção até ao seu voo.
O projeto pretende estabelecer um pequeno programa de satélites no estado de Iowa que dê aos alunos a oportunidade de aplicar os seus conhecimentos e cursos num projeto astronáutico real. O CySat envolveu estudantes de vários Departamentos de Engenharia para promover um ambiente interdisciplinar dentro da Faculdade de Engenharia e realizar missões complexas que exigem múltiplas áreas de especialização. O CySat transporta um espectrómetro infravermelho em miniatura e um radar de mapeamento.
O CubeSat-3U DORA (Deployable Optical Receiver Aperture) é uma missão destinada a realizar uma demonstração de tecnologia de um terminal de comunicação laser infravermelho de campo largo para pequenos satélites. A nova tecnologia 
permite redes de comunicação no espaço cis-lunar e novas classes de missão, incluindo constelações de pequenos satélites para investigações científicas.
O DORA visa melhorar as comunicações por satélite criando uma grande área de recolha e eliminando os requisitos de precisão de apontamento na nave hospedeira. O satélite transmitirá um gigabyte/segundo ao longo de 1.000 km com uma precisão de 10° para apontar o barramento. Idealmente, este sistema de satélite seria um entre muitos num enxame e/ou constelação, proporcionando uma comunicação de ligação cruzada excecional e uma comunicação superfície-órbita.
Tal como aconteceu nas missões anteriores, a Northrop Grumman baptizou o veículo Cygnus NG-21 com o nome de uma personalidade que teve um papel importante na História do voo espacial tripulado. Neste caso, a NGIS baptizou este veículo em honra do astronauta Francis R. ‘Dick’ Scobee. Nascido em 1963, Francis R. Scobee foi seleccionado para a NASA em Janeiro de 1978. Realizo o seu primeiro voo espacial entre 6 e 13 de Abril de 1984, como Piloto a bordo do vaivém espacial OV-099 Challenger, na missão STS-41C. Foi designado Comandante da missão STS-51L lançada a 28 de Janeiro de 1986 que terminaria 73 segundos após o lançamento com a morte da tripulação.
Lançamento do Cygnus NG-21
A embarcação de apoio Bob deixava o Porto de Cabo Canaveral às 2238UTC do dia 1 de Agosto.
A cerca de dez horas do lançamento procedeu-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 estágio, seguindo-se o início do abastecimento do oxigénio líquido (LOX) na mesma altura. O abastecimento de LOX ao segundo estágio 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 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 8s, sendo 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 18s, dando-se quatro segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio, com este a entrar em ignição a T+2m 30s (SES-1 Stage Engine Start 1).
A manobra de regresso do primeiro estágio decorre entre T+2m 35s e T+3m 24s, com a ejecção das duas metades da carenagem de protecção a ocorrer a T+2m 58s. A queima de reentrada do primeiro estágio ocorre entre T+6m 17s e T+6m 34s. A queima de aterragem ocorre entre T+7m 24s e T+7m 15s, sendo recuperado com sucesso na Zona de Aterragem LZ-1 no Cabo Canaveral.
O final da primeira queima do segundo estágio – (SECO-1 Second Engine Cut Off 1) – ocorre a T+8m 38s, com a separação do veículo Cygnus NG-20 a ocorrer a T+14m 40s.
O veículo de carga Cygnus
A Orbital SC (agora Orbital ATK) desenvolveu o veículo espacial de manobra avançada Cygnus ao abrigo do contrato COTS com a NASA. Adicionalmente ao programa de desenvolvimento e de demonstração COTS, a Orbital ATK irá utilizar o Cygnus para realizar missões logísticas de 
abastecimento da ISS ao abrigo do contrato CRS. O contrato com a NASA previa que a partir de 2013 a Orbital ATK realize oito missões para transportar cerca de 20.000 kg de carga para a ISS.
O sistema Cygnus é um sistema de baixo risco que incorpora elementos de tecnologias já existentes provenientes da Orbital e dos seus companheiros no programa. A Cygnus consiste num módulo de serviço comum e um módulo de carga pressurizado. A Cygnus irá transportar mantimentos para a tripulação, peças sobressalentes e experiências científicas para a ISS. O módulo de serviço incorpora sistemas aviónicos da linha de produção dos satélites LEOStar e GEOStar da OSC juntamente com sistemas de propulsão e sistemas de fornecimento de energia dos satélites de comunicações GEOStar. O módulo de carga pressurizado tem por base o Multi-Purpose Logistics Module (MPLM) desenvolvido pela Thales Alenia Space para a NASA.
Um mecanismo Common Berthing Mechanism (CBM) localizado na extremidade do módulo de carga pressurizado permite que o veículo Cygnus seja acoplado com a estação espacial internacional.
O Cygnus utiliza um motor Delta-V da IHI Aerospace para as suas manobras orbitais. O motor é derivado do sistema de propulsão BT-4 frequentemente utilizado em satélites de comunicações. O Delta-V queima hidrazina como propelente e pode operar tanto como um motor de monopropolente como um motor de bipropolente utilizando MON-3 como oxidante. Pequenos propulsores de controlo facilitam as manobras e o controlo de atitude do veículo
No lançamento, o veículo Cygnus tem uma massa de 4.163 kg e transporta 800 kg de propelente. A energia é fornecida ao módulo de serviço a partir de duas asas solares fixas capazes de gerar 3,5kW. O seu sistema de propulsão consome N2H4 / MON-3 ou somente N2H4. A secção pressurizada pode transportar 2.400 kg de carga, tendo um volume pressurizado de 27 m3.
O foguetão Falcon-9
Baptizado em nome da nave Millenium Falcon da saga cinematográfica “Guerra das Estrelas”, o foguetão Falcon-9 v1.1 foi 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.
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 diminui 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 propelente é alimentado por 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.
A sequência de lançamento para o Falcon-9 é um processo de precisão ditada pela janela de lançamento tendo em conta a posição orbital a ser ocupada pela carga a bordo. Se a janela de lançamento é perdida, a missão é então adiada para a próxima janela de lançamento disponível.
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 liberto dos tanques, sendo esta a razão pela qual o abastecimento de oxigénio líquido se mantém até quase ao final da contagem decrescente.
| Lançamento | Veículo | 1.º estágio | Local Lançamento | Data Hora (UTC) | Carga | Recuperação |
| 2024-121 | 351 | B1081.8 | VSFB, SLC-4E | 27/Jun/24 03:14:00 | NROL-186 | OCISLY |
| 2024-124 | 352 | B1073.16 | CCSFS, SLC-40 | 03/Jul/24 08:55:00 | Starlink G8-9 | ASOG |
| 2024-127 | 353 | B1076.15 | CCSFS, SLC-40 | 08/Jul/24 23:30 | Turksat-6A | JRTI |
| 2024-129 | 354 | B1063.19 | VSFB, SLC-4E | 12/Jul/24 02:39:00 | Starlink G9-3 | OCISLY |
| 2024-131 | 355 | B1069.17 | CEK, LC-39A | 27/Jul/24 05:45:00 | Starlink G10-9 | JRTI |
| 2024-132 | 356 | B1077.14 | CCSFS, SLC-40 | 28/Jul/24 05:09:00 | Starlink G10-4 | ASOG |
| 2024-133 | 357 | B1071.17 | VSFB, SLC-4E | 28/Jul/24 09:22:00 | Starlink G9-4 | OCISLY |
| 2024-136 | 358 | B1078.12 | CEK, LC-39A | 02/Ago/24 05:01:00 | Starlink G10-6 | ASOG |
| 2024-138 | 359 | B1082.6 | VSFB, SLC-4E | 02/Ago/24 07:24:00 | Starlink G11-1 | OCISLY |
| 2024-139 | 360 | B1080.10 | CCSFS, SLC-40 | 04/Ago/24 13:02:53 | Cygnus NG-21 | LZ-1 |