A missão espacial tripulada privada Polaris Dwan foi lançada pela empresa norte-americana Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) a 10 de Setembro de 2024.
Após vários adiamentos, o lançamento teve lugar às 0923:49UTC e foi realizado pelo foguetão Falcon 9-370 (B1083.4) a partir do Complexo de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy, Ilha de Merritt, Florida. O prtimeiro estágio do lançador, na sua 4ª missão, foi recuperado com sucesso na plataforma flutante Just Read The Instructions (JRTI) no Oceano Atlântico.
A missão transporta quatro tripulantes a bordo, nomeadamente Jared Isaacman (Comandante, EUA), Scott Poteet (Piloto, EUA), Sarah Levin Gillis (Especialista de Missão 1, EUA) e Anna Wilhelm Menon (Especialista de Missão 2, EUA). Jared Isaacman realiza a sua segunda missão espacial orbital, enquanto os restantes membros da tripulação irão realizar o seu baptismo espacial.
Esta missão da Crew Dragon C207 Resilience, na sua terceira missão, irá aproveitar o desempenho máximo do foguetão Falcon-9 e da cápsula espacial Dragon, voando mais alto do que qualquer missão Crew Dragon até à data e alcançando a órbita terrestre mais alta alguma vez atingida. Atravessando parte da cintura de radiação de Van Allen, a Polaris Dawn irá realizar uma investigação com o objetivo de compreender melhor os efeitos dos voos espaciais e da radiação espacial na saúde humana.
Uma hora após o lançamento, a tripulação inicia um protocolo pré-respiratório para reduzir o azoto nos seus corpos e para minimizar o risco de doença descompressiva durante a actividade extraveícular planeada para o terceiro dia de voo. Ao longo de três dias, a pressão da cabine diminuirá gradualmente de 100,0 kPa para 59,6 kPa, enquanto os níveis de oxigénio aumentam.
Durante esta primeira hora no espaço, a tripulação realiza verificações completas da cápsula espacial, verificando a ocorrência de danos relacionado com o lançamento. Se não forem encontrados problemas, os propulsores de Draco são accionados, impulsionando a tripulação até 1.400 km de distância da Terra, a órbita mais elevada do planeta já voada por uma nave espacial tripulada, quebrando o registo definido pela missão Gemini GT-11 e a órbita tripulada mais distante da Terra desde o programa Apollo. A missão ficará nesta órbita durante aproximadamente dez horas.
A aproximadamente 700 km de altitude, no segundo dia de voo, a tripulação tentará a primeira atividade extraveicular comercial com fatos espaciais extraveiculares concebidos pela SpaceX, actualizados a partir do atual fato intraveicular. Para construir uma base na Lua e uma cidade em Marte serão necessários milhares de fatos espaciais; o desenvolvimento deste fato e a execução do passeio espacial serão passos importantes para um desenho escalável para fatos espaciais em futuras missões de longa duração. A actividade extraveícular será realiada por Jared Isaacman e Sarah Gillis.
A tripulação Polaris Dawn será a primeira a testar as comunicações baseadas em laser Starlink no espaço, fornecendo dados valiosos para futuros sistemas de comunicações espaciais necessários para missões à Lua, Marte e mais além.
Enquanto estiver em órbita, a tripulação irá realizar investigações científicas destinadas a promover a saúde humana na Terra e a nossa compreensão da saúde humana durante futuros voos espaciais de longa duração. Isto inclui, mas não está limitado à utilização da ecografia para monitorizar, detetar e quantificar os êmbolos gasosos venosos, contribuindo para estudos sobre a prevalência humana da doença descompressiva; recolha de dados sobre o ambiente de radiação para compreender melhor como a radiação espacial afecta os sistemas biológicos humanos; fornecimento de amostras biológicas para análises multiómicas para um biobanco de longa duração; e investigação relacionada com a Síndrome Neuro-Ocular Associada a Voos Espaciais (SANS), que é um risco importante para a saúde humana em voos espaciais de longa duração.
A SpaceX e a Polaris Dawn irão também colaborar com o Instituto de Investigação Translacional para a Saúde Espacial (TRISH), BioServe Space Technologies da Universidade do Colorado Boulder, Laboratório de Tecnologias Espaciais da Embry Riddle Aeronautical University, Weill Cornell Medicine, Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, o Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico e a Academia da Força Aérea dos EUA.
A Crew Dragon
A Crew Dragon é uma classe de cápsula reutilizável desenvolvida pela empresa aeroespacial americana SpaceX, projectada como a versão tripulada da Dragon Cargo.
As cápsulas são projectadas para lançamentos no topo de um Falcon-9 e o seu retorno realiza-se mediante uma amaragem onde é utilizado um sistema de quatro para-quedas.
Em comparação à sua antecessora, a Crew Dragon, inicialmente com o nome de Dragon Rider, tem janelas maiores, novos computadores de bordo e sistemas aviónicos, painéis solares redesenhados e uma linha de moldagem modificada. A cápsula irá ser usada em duas variáveis: Crew Dragon 2, uma cápsula certificada para transportar humanos, capaz de transportar até sete astronautas e a Cargo Dragon 2 que vai substituir a sua antecessora.
A Crew Dragon será a única cápsula munida de quatro encaixes laterais para propulsores com dois Super Draco em cada um que servirão de sistema de abortagem durante o lançamento. Ambas as cápsulas estarão ao abrigo das comissões para os programas Commercial Resupply Services 2 (CRS2) e Commercial Crew Development (CCDev).
Esta cápsula da SpaceX será a primeira da empresa a fazer uma acoplagem na estação espacial internacional de forma autónoma (estando também previsto uma acoplagem manual se assim for necessário), usando o sistema NASA Docking System (NDS) não sendo preciso usar para o efeito o braço robótico Canadarm2 para guiar e acoplar a cápsula. O método de desacoplagem também será totalmente autónomo, estando implícitos os mesmo princípios caso seja preciso intervenção humana.
Estima-se que a Crew Dragon poderá ficar acoplada na ISS durante um período de 180 dias extensível até 210 dias. Tem uma capacidade de carga 3.307 kg na mala de carga e sete astronautas na cabine tripulada.
Possui oito motores Super Draco, colocados em modo redundante capazes de produzir 71 kN de impulso. Os tanques de propolente são envolvidos por materiais de compósitos de carbono. Este mesmos compósitos envolvem os tanques esféricos de titânio para acondicionar o hélio usado para pressurizar os motores e também o combustível e oxidante dos Super Draco.
Para protecção térmica a SpaceX desenvolveu um escudo do tipo SPAM Backshell, num material denominado PICA-X (Phenolic Impregnated Carbon Ablator).
A cápsula é controlada por meio de computadores do tipo ‘tablet’, ajustáveis e deslizáveis, onde a tripulação será capaz de os operar. Esta operação será feita pelo piloto e copiloto.
No interior da cabine tripulada, os seus ocupantes encontram um ambiente claro, confortável, composto por assentos de couro baseados em assentos de automóveis desportivos.
O nariz reutilizável protege a cápsula e o adaptador de acoplagem durante a ascensão e reentrada. Usando um mecanismo que permite voltar à sua posição de origem, este nariz poderá ser usado em mais que uma reentrada e futuros lançamentos.
A mala é o terceiro elemento estrutural da cápsula. Esta contem os painéis solares, os radiadores de remoção de calor e oferece uma estabilidade aerodinâmica durante as abortagens de emergência.
Como as cápsulas de Crew Dragon não têm uma escotilha de acesso ao exterior para actividades extraveículares, foram feitas várias modificações no interior da cápsula espacial Resilience. Assim, foram instalados tanques extra de azoto e oxigénio, uma escotilha com uma escada denominada “skywalker” substituiu a porta de acoplamento e a escotilha avançada foi motorizada.
Durante a saída para o exterior, todos os quatro astronautas usarão fatos extraveículares, embora apenas dois saiam da cápsula espacial.
Os fatos espaciais da SpaceX e o fato extraveíclar
A SpaceX projectou e fabricou os seus fatos espaciais para os astronautas usarem dentro da Crew Dragon enquanto voam de e para a estação espacial internacional, além de garantir a sua segurança enquanto operam em órbita terrestre baixa.
Cada fato espacial é feito sob medida para cada passageiro a bordo do Crew Dragon e foi projectado para ser funcional, leve e proporcionar protecção contra uma potencial despressurização da cápsula. Um único ponto de conexão na coxa do traje conecta os sistemas de suporte de vida, incluindo conexões de ar e energia.
O capacete é fabricado sob medida usando tecnologia de impressão 3D e inclui válvulas integradas, mecanismos para retracção e bloqueio da viseira e microfones dentro da estrutura do capacete.
A SpaceX concebeu os fatos extraveículares para esta missão tendo por base os fatos normalmente usados durante o lançamento e aterragem das cápsulas espaciais Crew Dragon. Os fatos extraveículares são concebidos para manter os astronautas seguros no vácuo espacial, sendo ao mesmo tempo são confortáveis e flexíveis o suficiente para o lançamento e aterragem, eliminando a necessidade de fatos intraveículares separados.
Os tecidos utilizados no estiramento e nas articulações são resistentes ao fogo e proporcionam mobilidade, enquanto as botas são feitas a partir do mesmo material térmico utilizado na secção interestágio do foguetão Falcon-9. Em comparação com os fatos intraveículares, a gestão térmica foi melhorada e o capacete recebeu o isolamento térmico e um tratamento anti-ambaciamento.
Durante a extraveícular, um ecrã de informação interno fornece informações sobre oa parâmetros do fato. Um cabo umbilical fornecerá suporte para a vida a estes processos, semelhantes aos primeiros fatos extraveículares utilizados no programa Gemini, em oposição às unidades extraveículares independentes utilizadas na ISS.
Lançamento
O foguetão Falcon-9 com a cápsula Crew Dragon Endeavour, foi transportado para a Plataforma A do Complexo de Lançasmento LC-39 a 24 de Agosto de 2024, com o teste estáctico dos motores do primeiro estágio a ser realizado no dia 25 de Agosto.
A plataforma flutuante JRTI foi rebocada para a zona de aterragem no Oceano Atlântico no dia 7 de Setembro, deixando o Porto Canaveral pelas 2007UTC.
A cerca de dez horas do lançamento procede-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-45m, determinando assim se tudo está pronto para o início do abastecimento do lançador. A T-42m o braço de acesso da tripulação à cápsula Crew Dragon é removido e a T-37m o sistema de emergência da cápsula Crew Dragon é armado.
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, enquanto a T-5m a cápsula Crew Dragon começa a utilizar as suas próprias baterias para o fornecimento de energia. 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+58s. É 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 38s, dando-se quatro segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio, com este a entrar em ignição a T+2m 51s.
A queima de reentrada do primeiro estágio ocorre entre T+7m 39s e T+8m 1s, enquanto a queima de aterragem ocorre entre T+9m 11s e T+9m 35s, aterrando com sucesso na plataforma flutante JRTI. O final da queima do segundo estágio ocorre a T+8m 59s.
A cápsula Resilliance separa-se do segundo estágio a T+12m 16s e a sequência de abertura do nariz frontal da cápsula inicia-se a T+12m 58s.
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 |
| 2024-144 | 363 | B1073.17 | KSC, LC-39A | 12/Ago/24 10:37 | Starlink G10-7 | ASOG |
| 2024-146 | 364 | B1076.16 | CCSFS, SLC-40 | 15/Ago/24 13:00 | WorldView Legion 3 WorldView Legion 4 | LZ-1 |
| 2024-149 | 365 | B1075.12 | VSFB, SLC-4E | 16/Ago/24 18:56:00,118 | Transporter-11 | LZ-4 |
| 2024-150 | 366 | B1085.1 | CCSFS, SLC-40 | 20/Ago/24 13:20 | Starlink G10-5 | ASOG |
| 2024-152 | 367 | B1062.23 (perdido após a aterragem) | CCSFS, SLC-40 | 28/Ago/24 07:48 | Starlink G8-6 | ASOG |
| 2024-154 | 368 | B1069.18 | CCSFS, SLC-40 | 31/Ago/24 07:43 | Starlink G8-10 | JRTI |
| 2024-155 | 369 | B1081.9 | KSC, LC-39A | 31/Ago/24 08:48 | Starlink G9-5 | OCISLY |
| 2024-158 | 370 | B1077.15 | CCSFS, SLC-40 | 31/Ago/24 15:33 | Starlink G8-11 | JRTI |
| 2024-160 | 371 | B1063.20 | VSFB, SLC-4E | 06/Set/24 03:20 | NROL-113 | OCISLY |
| 2024-161 | 372 | B1083.4 | KSC, LC-39A | 10/Set/24 09:23:49 | Polaris Dawn | JRTI |
Imagens: SpaceX