Missão Starlink G6-3 lançada desde a Florida

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A Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) colocou em órbita novos satélites Starlink v2.0, a 19 de Maio de 2023.

A missão teve lugar às 0619:30UTC com o lançamento de 22 satélites na missão Starlink G6-3 a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral SFB, Florida, sendo realizado pelo foguetão Falcon 9-224 (B1076.5) cujo primeiro estágio foi recuperado na plataforma flutuante A Shortfall of Gravitas, no Oceano Atlântico.

A constelação Starlink

A SpaceX projectou a Starlink para conectar utilizadores de Internet com baixa latência, oferecer serviços de distribuição de elevada largura de banda, fornecendo uma cobertura continua em todo o mundo usando uma rede de milhares de satélites na órbita terrestre baixa, especialmente em lugares onde a conectividade é baixa ou inexistente como, por exemplo, em lugares rurais. Os satélites Starlink também darão cobertura em locais onde os serviços existentes são instáveis ou de elevado custo.

Com um desenho de painel plano contendo múltiplas antenas de alto rendimento e um único painel solar, cada satélite Starlink pesa cerca de 260 kg, permitindo à SpaceX uma produção em massa e tirar todo o proveito da capacidade de lançamento do Falcon-9. Para ajustar a posição em órbita, manter a altitude pretendida e posterior remoção orbital, os satélites Starlink possuem propulsores do tipo Hall alimentados a krípton. Sendo injectados a uma altitude de 290 km usarão este mesmo sistema para elevar as suas órbitas assim que sejam concluídas as verificações. Antes de elevar a órbita, os engenheiros da SpaceX irão realizar uma revisão de dados para garantir que todos os satélites Starlink estão a operar como pretendido.

Desenhados e construídos usando a mesma tecnologia que as cápsulas Dragon, cada satélite está equipado com Startracker que permite apontar os satélites com precisão. Nesta iteração a SpaceX incrementou a capacidade de espectro para o utilizador final através de melhorias, permitindo uma maximização na utilização das bandas Ka e Ku. Os satélites são também capazes de detectar lixo espacial em órbita e evitar a colisão de modo autónomo.

Os satélites Starlink estão na linha da frente na mitigação de detritos em órbita, atingindo ou excedendo todas as leis padronizadas da indústria aeroespacial. No fim do ciclo de vida, os satélites irão usar a própria propulsão que têm a bordo para procederem à remoção orbital no decurso de uns poucos meses. No improvável evento da propulsão falhar, estes satélites irão queimar na atmosfera terrestre no período compreendido entre 1 a 5 anos, tempo significativamente inferior que as centenas ou milhares de anos necessários para grandes altitudes. De notar que todos os componentes estão projectados para uma total desintegração.

A Starlink oferece um serviço de Internet em zonas dos Estados Unidos da América e no Canadá ao fim de seis lançamentos, rapidamente expandindo-se para uma cobertura global nas zonas populacionais após vinte e quatro lançamentos.

Estando ainda na fase inicial de injecção orbital, os painéis solares encontram-se numa posição de baixo atrito e o conjunto dos próprios Starlinks estando ainda muito próximos uns dos outros faz com sejam muito visíveis a olho nu a partir do solo aquando da sua passagem. Quando os satélites atingem a altitude operacional, as suas orientações mudam e os satélites começam a ficar significativamente menos visíveis a partir do solo.

Durante todas as operações de voo, a SpaceX partilha dados de monitorização de alta fidelidade com outras operadoras de satélites através do 18.º esquadrão do controlo espacial da Força Aérea Americana. Adicionalmente, a SpaceX irá disponibilizar aos grupos de astronomia com informação de previsão do tipo TLE’s (two-line elements) antes de qualquer lançamento para que os astrónomos possam coordenar as observações com a passagem dos satélites.

Lançamento Veículo 1.º estágio Local Lançamento Data Hora (UTC) Carga
2023-028 208 B1061.12 VSFB, SLC-4E 03/Mar/23 18:38:50 Starlink G2-7 (x55) F75 [v1.5 L45]
2023-037 211 B1071.8 VSFB, SLC-4E 17/Mar/23 19:26:40 Starlink G2-8 (x52) F76 [v1.5 L46]
2023-042 213 B1067.10 CCSFS, SLC-40 24/Mar/23 15:43:10 Starlink G5-5 (x56) F77 [v1.5 L47]
2023-046 214 B1077.4 CCSFS, SLC-40 29/Mar/23 20:01:00 Starlink G5-10 (x56) F78 [v1.5 L48]
2023-056 218 B1073.8 CCSFS, SLC-40 19/Abr/23 14:31:10 Starlink G6-2 (x21) F79 [v2.0 Mini L02]
2023-058 219 B1061.13 VSFB, SLC-4E 27/Abr/23 13:40:50 Starlink G3-5 (x46) F80 [v1.5 L49]
2023-061 221 B1069.7 CCSFS, SLC-40 04/Mai/23 07:31:00 Starlink G5-6 (x56) F81 [v1.5 L50]
2023-064 222 B1075.3 VSFB, SLC-4E 10/Mai/23 20:09:00 Starlink G2-9 (x51) F82 [v1.5 L51]
2023-065 223 B1067.11 CCSFS, SLC-40 14/Mai/23 05:03:50 Starlink G5-9 (x56) F83 [v1.5 L52]
2023-067 224 B1076.5 CCSFS, SLC-40 19/Mai/23 06:19:30 Starlink G6-3 (x22) F84 [v2.0 Mini L03]

Os satélites Starlink v2.0 Mini

A missão Starlink G6-1 foi a primeira missão a transportar os satélites Starlink da próxima geração, os Starlink v2.0. De notar que a SpaceX iniciou os lançamentos em apoio da segunda geração Starlink (Starlink Gen 2) com o seu último lançamento orbital de 2022 (missões Starlink G5). Porém, estas missões utilizaram satélites Starlink v1.5 em vez dos satélites Starlink v2.0.

A SpaceX tem feito várias alterações ao desenho dos satélites de segunda geração. Os satélites lançados a 27 de Fevereiro de 2023, são uma versão reduzida dos satélites Starlink v2.0 – denominado ‘Starlink v2.0 Mini’. Na missão Starlink G6-1 foram lançados 21 satélites, isto é, menos de metade dos satélites que a SpaceX tem colocado em órbita com os satélites Starlink v1.5. Assim, a massa dos Starlink v2.0 estará entre os 750 kg e os 800 kg, que é mais do dobro da massa dos satélites Starlink v1.5 e mais de metade da massa dos satélites Starlink v2.0 que serão lançados na Starship.

Os novos satélites podem fornecer quatro vezes a capacidade dos satélites anteriores, o que apesar de haver menos satélites por lançamento, fornecem uma maior capacidade do sistema.

Os satélites Starlink v2 Mini também introduzem um novo propolente para os seus motores eléctricos, alterando a utilização de krípton para árgon.

Lançamento da missão Starlink G6-3

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-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 estagio, seguindo-se o início do abastecimento do oxigénio líquido (LOX) na mesma altura. O abastecimento de LOX ao segundo estagio 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 que é 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 12s, 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 26s, dando-se quatro segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio, com este a entrar em ignição a T+2m 37s.

A ejecção das duas metades da carenagem de protecção ocorre a T+3m 6s. A queima de reentrada do primeiro estágio ocorre entre T+6m 10s e T+6m 30s, enquanto a queima de aterragem ocorre entre T+8m 0s e T+8m 23s, sendo recuperado com sucesso.

O final da primeira queima do segundo estágio (SECO-1) ocorre a T+8m 39s, com a segunda queima a decorrer entre T+54m 16s e T+54m 18s. A separação dos satélites Starlink ocorre a T+1h 4m 56s.

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 propelente 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.

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 libertado 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
2023-052 216 B1076.4 CCSFS, SLC-40 07/Abr/23 04:30 Intelsat-40e ASOG
2023-053 217 B1076.4 VSFB, SLC-4E 15/Abr/23 06:48:00 Transporter-7 LZ-4
2023-056 218 B1073.8 CCSFS, SLC-40 19/Abr/23 14:31:10 Starlink G6-2 ASOG
2023-058 219 B1061.13 VSFB, SLC-4E 27/Abr/23 13:40:50 Starlink G3-5 OCISLY
2023-059 220 B1078.2 CCSFS, SLC-40 28/Abr/23 22:12 O3b mPower 3 O3b mPower 4 JRTI
2023-061 221 B1069.7 CCSFS, SLC-40 04/Mai/23 07:31:00 Starlink G5-6 ASOG
2023-064 222 B1075.3 VSFB, SLC-4E 10/Mai/23 20:09:00 Starlink G2-9 OCISLY
2023-065 223 B1067.11 CCSFS, SLC-40 14/Mai/23 05:03:50 Starlink G5-9 JRTI
2023-067 224 B1076.5 CCSFS, SLC-40 19/Mai/23 06:19:30 Starlink G6-3 ASOG