A SpaceX levou a cabo o seu primeiro lançamento orbital desde o desaire de Junho de 2015, colocando em órbita onze satélites para a Orbcomm e pela primeira vez conseguindo recuperar o primeiro estágio do seu lançador com uma aterragem no Cabo Canaveral.
O lançamento do Falcon-9 FT teve lugar às 0129UTC do dia 22 de Dezembro e foi efectuado a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral AFS. A recuperação do primeiro estágio teve lugar às 0139UTC.
Esta missão marca a primeira missão da nova versão do Falcon-9 (Falcon-9 FT ‘Full Thrust’), internamente designada ‘Upgraded Falcon-9‘ e que introduz melhorias que irão aumentar a capacidade deste lançador e aumentar o número de missões nas quais serão possíveis fazer-se a recuperação do primeiro estágio.
A carga a bordo do Falcon-9 FT é composta por onze satélites Orbcomm Generation 2 (OG2) que foram transportados em três EELV Secondary Payload Adaptors (ESPAs), cada um com a capacidade de acomodar quatro satélites. Uma das posições terá sido ocupada por um simulador de massa.
Os satélites Orbcomm-OG2
A Orbcomm Inc. é uma companhia de comunicações de dados por satélite que fornece serviços de comunicações denominados Machine-to-Machine (M2M). Em Maio de 2008 a empresa anunciava o desenvolvimento da próxima geração de satélites Orbcomm Generation 2 (OG2) com a assinatura de um contrato com a Sierra Nevada Corporation (SNC) para a construção de dezoito satélites com uma opção de compra até trinta veículos Orbcomm-OG2.
Os satélites têm uma assa de 172 kg e são baseados na plataforma SN-100A desenvolvida pela Microsat Systems. A empresa Argon ST, uma subsidiária da Boeing, é responsável pelo fabrico da carga de comunicações dos satélites. O tempo de vida útil de cada satélite deverá ultrapassar os 5 anos de operação em órbita.
Lançamento e recuperação do primeiro estágio
Após abandonar a plataforma de lançamento, o Falcon-9 FT coloca-se no azimute de voo ideal para completar a sua missão. O veículo atinge a zona de máxima pressão dinâmica (MaxQ) a T+1m. O final da queima do primeiro estágio ocorre a T+2m 20s, seguindo-se a ignição do segundo estágio a T+2m 35s. A separação das duas metades da carenagem de protecção ocorre a T+3m.
A T+4m o primeiro estágio inicia a sua queima de regresso à Terra e a T+8m inicia a queima de reentrada. Entretanto, a T+10m, termina a queima do segundo estágio e por esta altura dá-se a aterragem do primeiro estágio utilizando as novas instalações de aterragem Landing Zone-1 (LZ-1) no Cabo Canaveral.
A separação dos satélites Orbcomm-G2 ocorre entre T+15m e T+20m. A T+26m o primeiro satélite finaliza a abertura dos seus painéis solares e da antena de comunicação, iniciando as transmissões para o centro de controlo. A T+31m todos os satélites completam estes procedimentos.
O Falcon-9 FT
Baptizado em nome da nave Millenium Falcon da saga cinematográfica “Guerra das Estrelas”, o foguetão Falcon-9 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, o Falcon-9 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 um total de três 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.
De forma geral o Falcon-9 v1.1 tem 68,4 metros de comprimento, 3,7 metros de diâmetro e uma massa de 505.846 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 5.885 kN ao nível do mar mas atinge 6.672 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 180 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 propolente 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 801 kN e o seu tempo de queima é de 375 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 de cerca de uma hora tendo em conta a posição orbital a ser ocupada pelo satélite. Se a janela de lançamento de uma hora é perdida, a missão é então adiada para o dia seguinte.
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.
O foguetão Falcon-9 FT representa a mais recente evolução do foguetão Falcon-9 da Space Exploration Technologies (SpaceX). De facto, a versão FT ‘Full Thrust’ é uma versão melhorada do foguetão Falcon-9 v1.1, incorporando várias melhorias na sua performance que permitem ao lançador colocar satélites na órbita de transferência geostacionária enquanto preserva a opção de reutilizar o primeiro estágio. A nova versão é também por vezes designada ‘Falcon 9 Upgrade,’ ‘Enhanced Falcon 9,’ ‘Full Performance Falcon 9’ ou ‘Falcon v1.2′.
O objectivo desta evolução do Falcon-9 aponta para a maior obtenção possível de performance do lançador e dos seus motores. As alterações mais notáveis são a utilização de um propelente mais densificado nos dois estágios, uma alteração no tamanho dos tanques, um ligeiro alongamento no interestágio e no comprimento do segundo estágio, modificações na sequência de propulsão, algumas medidas de redução de peso e a operação do motor Merlin-1D em máxima potência.
A transição para a nova versão do Falcon-9, implica um aumento de 33% na performance do veículo.
O Falcon-9 FT tem um comprimento de 70 metros, um diâmetro de 3,66 metros e uma massa de 541.300 kg no lançamento. O veículo consome oxigénio líquido e querosene altamente refinado RP-1 (Rocket Propellant 1) nos seus motores Merlin-1D, com o primeiro estágio a estar equipado com nove motores e o segundo estágio com um único motor que é optimizado para funcionar em vácuo.
O Falcon-9 FT é capaz de transportar uma carga de 13.150 kg para uma órbita terrestre baixa e 4.850 kg para uma órbita de transferência geossíncrona. No entanto, estes valores têm em conta a reutilização do primeiro estágio. Assim, o Falcon-9 FT é capaz de colocar uma carga de 6.400 kg numa órbita de transferência geossíncrona.
Dados Estatísticos e próximos lançamentos
– Lançamento orbital: 5511
– Lançamento orbital com sucesso: 5159
– Lançamento orbital SpaceX: 25
– Lançamento orbital SpaceX com sucesso: 21
– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral AFS: 714
– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral AFS com sucesso: 657
– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral AFS em 2015: 16
Ao se referir a ‘lançamentos com sucesso’ significa um lançamento no qual algo atingiu a órbita terrestre, o que por si só pode não implicar o sucesso do lançamento ou da missão em causa (como foi o caso do lançamento do Progress M-27M).
A seguinte tabela mostra os totais de lançamentos executados este ano em relação aos previstos para cada polígono à data deste lançamento.
Dos lançamentos bem sucedidos levados a cabo: 29,3% foram realizados pela Rússia; 22,0% pelos Estados Unidos (incluindo ULA, SpaceX e Orbital SC); 22,0% pela China; 14,6% pela Arianespace; 6,1% pela Índia; 4,9% pelo Japão e 1,2% pelo Irão.
Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):
23 Dez (2130:50) – 8K82KM Proton-M/Briz-M – Baikonur, LC200 PU-39 – Express-AMU1 (Экспресс-АМУ1 ) / Eutelsat-36C
30 Dez (????:??) – CZ-3B Chang Zheng-3B/G2 – Xichang, LC2 – GF-4 Gaofen-4
17 Jan (1842:18) – Falcon-9 v1.1 – Vandenberg AFB, SLC-4E – Jason-3
25 Jan (????:??) – Proton-M/Briz-M – Baikonur, LC200 PU-39 – Eutelsat-9B
27 Jan (????:??) – Ariane-5ECA (VA228) – CSG Kourou, ELA3 – Intelsat-29E (EpicNG)