O quinto e último veículo ATV (Automated Transfer Vehicle) foi lançado às 2347:38UTC do dia 29 de Julho de 2014. O lançamento do veículo ‘Georges Lemaître’ foi levado a cabo pelo foguetão Ariane-5ES (L593) na missão VA219 a partir do Complexo de Lançamento ELA3 do CSG Kourou, Guiana Francesa.
ATV, transporte de carga para a ISS
Conceito da missão e o papel do ATV
A estação espacial internacional depende de entregas regulares de equipamento experimental e de partes sobressalentes, bem como de alimentos, ar e água para a sua tripulação permanente.
Desde a sua primeira viagem em Abril de 2008, o ATV tornou-se num veículo de reabastecimento indispensável para as operações da ISS. Aproximadamente a cada 17 meses, o ATV transporta 6.600 kg de carga para a estação a 400 km acima da superfície do planeta. Um sistema de navegação de alta precisão a bordo guia o ATV numa trajectória em direcção à ISS, acoplando com o módulo Zvezda. O ATV permanece então acoplado como uma parte integral e 
pressurizada da estação durante seis meses. Após este período, separa-se e reentra na atmosfera terrestre, destruindo-se juntamente com cerca de 6.400 kg de desperdícios da ISS.
Inteligente e poderoso
Para uma acoplagem com sucesso com a ISS, o ATV tem de ser um veículo altamente inteligente e capaz. O ATV, que é equipado com os seus próprios sistemas de propulsão e de navegação, é um veículo multi-funcional, que combina as capacidades totalmente automáticas de um veículo não tripulado, com os requisitos do voo espacial tripulado. A missão do ATV é quase uma combinação de ‘barco rebocador’ com uma ‘barcaça’.
O seu exterior é um cilindro branco com 10,3 metros comprimento e até 4,5 metros de diâmetro. A estrutura do ATV é coberta com uma folha isoladora em cima de painéis de protecção anti-meteoritos. Estendendo-se a partir do corpo principal do veículo encontram-se os característicos painéis solares azuis metalizados em forma de X. No interior, o ATV é composto por dois módulos, o Módulo de Serviço e o módulo pressurizado Contentor de Carga Integrado. A parte frontal do Contentor de Carga acopla com a ISS. Apesar de não haver tripulação a bordo do ATV, uma vez acoplado com a estação espacial, os astronautas envergando as suas normais roupas de trabalho podem entrar no ambiente pressurizado para carregar ou descarregar carga. O Contentor de Carga é muito semelhante ao módulo MPLM (Multi-Purpose Logistics Module) de fabrico europeu, a partir do qual deriva. O MPLM já viajou como uma ‘barcaça espacial’ transportando equipamento de e para a estação espacial utilizando o vaivém espacial.
Contentores e tanques
A secção pressurizada com um volume de 48 m3 possui espaço para até oito contentores standard que transportam elementos modulares utilizados para carga. O Contentor de Carga Integrado também alberga vários tanques, contendo até 840 kg de água potável, 860 kg de propolente para reabastecimento dos sistemas de propulsão da estação, e 100 kg de ar (oxigénio e azoto). O ‘nariz’ da secção de carga contém o equipamento de acoplagem de fabrico russo com sensores de aproximação e antenas.
O Módulo de Serviço do ATV navega com quatro motores (490 N de força) juntamente com 28 pequenos motores (220 N) para controlo de atitude. Após a acoplagem, o ATV pode levar a cabo manobras de controlo de atitude ou manobras de evasão para toda a estação espacial.
Elevação da órbita da ISS
A intervalos regulares o ATV eleva a ISS para órbitas mais elevadas para superar os efeitos do arrastamento e do atrito com a atmosfera terrestre. A perda natural de altitude da ISS pode atingir várias centenas de metros por dia. Para levar a cabo estas manobras o ATV possui até 4.000 kg de propolente.
Dependendo do tempo de vida operacional da ISS, a ESA planeia a construção de sete ATV. Trinta empresas de dez países europeus, bem como oito outras companhias da Rússia e dos Estados Unidos, partilham o trabalho com a EADS Space Transportation (França), que é a empresa principal.
Fases de voo do ATV
O veículo Jules Verne foi o primeiro de sete ATV planeados para serem lançados desde 2008 e ao longo dos anos seguintes. O voo do Jules Verne diferenciou-se das missões posteriores, porque foi utilizado para demonstrar um número de características especiais do ATV – controlo de atitude, a capacidade do Centro de Controlo do ATV de levar a cabo a navegação orbital com o seu próprio GPS, a sua capacidade para executar manobras orbitais e de evasão, sendo esta última uma característica de segurança para a ISS.
Lançamento
O ATV é lançado desde o CSG Kourou, na a Guiana Francesa, por um foguetão Ariane-5ES e injectado numa órbita com uma inclinação de 51,6º – a mesma inclinação da órbita da ISS – a uma altitude de cerca de 260 km, enquanto que a altitude orbital da estação é de cerca de 340 km. Aproximadamente 75 minutos após o lançamento, quando é confirmada a separação do último estágio do foguetão lançador, o ATV torna-se num veículo espacial automático.
Fase de voo orbital individual
De seguida, o ATV entra na parte faseada da missão. Um conjunto de manobras orbitais preparadas pelo Centro de Controlo ATV, são executadas para levar o ATV até uma distância de 36 km atrás e 5 km abaixo da ISS. Se necessário, o ATV pode esperar numa posição de distância fixa (2.000 km) em relação à ISS.
Encontro e acoplagem
Após a finalização da parte faseada da missão, os controladores no solo dirigem o ATV numa aproximação passo por passo. Esta aproximação requer autorização por parte do Centro de Controlo de Missão Russo em Moscovo porque o ATV vai acoplar com o módulo Zvezda. É também necessária uma coordenação com o Centro de Controlo de Missão em Houston, pois são responsáveis por toda a ISS. Para cada um destes passos, o ATV leva a cabo manobras automáticas.
Sensores como visão humana
Para as manobras finais de aproximação, o ATV utiliza sensores semelhantes a olhos, combinados com sistemas de medição paralelos que garantem uma acoplagem automática com uma incrível precisão de 1,5 cm enquanto que o veículo e a ISS circulam a Terra a uma velocidade de 28.000 km/h.
Caso ocorram problemas de última hora, tanto os computadores do ATV, como o centro de controlo ou a tripulação da ISS, podem accionar uma sequência anti-colisão pré-programada que é totalmente dependente do sistema de navegação principal.
Uma extensão da estação
Uma vez acoplado, o ATV permanece como uma parte intrínseca da ISS até seis meses, tornando-se uma extensão da estação espacial.
Reentrada destrutiva
Após seis meses sendo uma extensão da ISS, o ATV é carregado com até 6.500 kg de materiais desnecessários na ISS, e separa-se com os mesmos procedimentos de segurança que foram executados na acoplagem. O ATV é então completamente destruído numa reentrada controlada sobre o Oceano Pacífico.
Carga líquido e seca
O ATV foi desenhado para reabastecer a ISS com 6.600 kg de carga. Dependendo das necessidades a bordo da estação, o ATV é capaz de acomodar muitas combinações distintas de abastecimentos, transportando até: 855 kg de água potável, 102 kg de ar (oxigénio e azoto), 860 kg de propolente para o sistema de propulsão da ISS, 4.000 kg de propolente para as manobras orbitais da ISS, e 3.200 kg de carga tais como sacos, contentores e mantimentos.
Capacidade de carga do ATV
Tendo por base a actual capacidade de carga do foguetão Ariane-5ES, o ATV pode transportar para a ISS um pouco mais de 6.600 kg de carga. Adicionalmente, para um perfil de voo típico, o ATV transporta cerca de 2.500 kg de propolente para o seu próprio uso, isto é propolente utilizado para as manobras de aproximação e acoplagem com a ISS, para a realização de manobras, e eventualmente para a manobra de reentrada atmosférica no final da sua missão.
Os pesos são calculados para cada missão dependendo das necessidades de carga, mas de forma geral o total de capacidade de carga bruta pode ser alocada da seguinte forma
Configuração do ATV
O exterior do ATV é um cilindro branco com 10,3 metros comprimento e até 4,5 metros de diâmetro. Os característicos painéis solares azuis metalizados em forma de X abrem-se 100 minutos após o lançamento e cada painel solar tem uma envergadura de 22,3 metros. Os quatro painéis são totalmente independentes o podem rodar para obter a melhor orientação em relação ao Sol. São capazes de produzir uma média de 4.800 watts – fornecendo energia às baterias recarregáveis que são vitais para fornecer energia aos sistemas do ATV quando o veículo está na sombra da Terra.
O ATV é composto por dois módulos, o Módulo de Serviço e o módulo pressurizado Contentor de Carga Integrado.
O Contentor de Carga Integrado do ATV
Propulsionado e pilotado pelo Módulo de Serviço, o Contentor de Carga Integrado representa 60% do volume total do ATV. Tem como função o transporta da totalidade da carga de reabastecimento com uma capacidade máxima de até 6.600 kg.
O Contentor de Carga Integrado pode transportar dois tipos de carga: Carga Seca e Carga de Fluidos. A Carga Seca representa o equipamento crítico e parcelas pessoais, e está armazenada numa parte espaçosa e pressurizada do Contentor de Carga, acessível à tripulação da ISS. A Carga de Fluidos, como por exemplo propolente de reabastecimento para a estação espacial, é armazenada na parte não pressurizada do Contentor de Carga, na parte posterior do Contentor de Carga Integrado. Os seus conteúdos são transferidos através condutas para o sistema da ISS ou através de mangueiras manuais.
O Contentor de Carga Integrado é composto por duas partes: uma de maior volume que representa cerca de 90% do volume total e que é o módulo pressurizado cuja parte frontal acopla com a ISS, permitindo o acesso através de uma escotilha; a parte não pressurizada, representa cerca de 10% do volume total, está localizada na parte posterior denominada EEB (Equipped External Bay).
A secção pressurizada de 48 m3 do Contentor de Carga Integrado possui espaço para oito contentores standard fabricados em alumínio com desenho modular para armazenar equipamento e sacos de transferência.
A EEB do Contentor de Carga Integrado alberga 22 tanques esféricos de diferentes tamanhos e cores (imagem ao lado). Estes tanques são utilizados para reabastecer a estação com propolente de reabastecimento, água e gases (oxigénio, azoto, ou ar) para a tripulação. A secção cilíndrica e os seus tanques não são visíveis desde o exterior do ATV pois estão escondidos por detrás da interface que liga o Contentor de Carga ao Módulo de Serviço do ATV.
Apesar de ninguém viajar a bordo do ATV, os astronautas envergando as regulares roupas em órbita podem ter acesso aos conteúdos da parte pressurizada do Contentor de Carga Integrado durante as operações conjuntas de voo orbital.
Também a carga seca é armazenada no Contentor de Carga Integrado, o segmento superior pressurizado que acopla com a ISS. O ar transportado no ATV pode ser manualmente libertado do Contentor de Carga para a estação através da escotilha que liga os dois veículos.
Sistema de acoplagem russo
O ‘nariz’ do Contentor de Carga Integrado (imagem ao lado) contém o equipamento de acoplagem de fabrico russo e várias ligações de sensores de aproximação. O sistema de acoplagem russo permite a ligação física, eléctrica e de transferência de propolente com a estação espacial; também proporciona o acesso da tripulação da ISS ao Contentor de Carga Integrado. Os sistemas electrónicos russo associados ao sistema de acoplagem estão instalados na parte lateral dos contentores no módulo pressurizado.
Com o ATV acoplado com segurança, a tripulação da estação pode então entrar na secção de carga e remoçar os itens a bordo (mantimentos, material científico, parcelas de alimentos frescos, correio, DVD, etc.). Entretanto, os tanques de líquidos do ATV podem ser ligados com o sistema de tubagens da ISS para a transferência dos seus conteúdos para a estação.
Um total de dois astronautas podem trabalhar na descarga de abastecimentos e na realização de experiências, enquanto que a escotilha permanece constantemente aberta entre a ISS e o ATV. O módulo pressurizado é desenhado para acomodar até dois membros da tripulação a trabalhar durante oito horas.
Aparência externa
Na parte exterior do Contentor de Carga, os detalhes da estrutura do ATV estão cobertos com uma «casca de ovo» isoladora colocada sobre os painéis de protecção contra micro meteoritos. Na zona frontal exterior do Contentor de Carga Integrado, na zona dos sistemas aviónicos e na zona de propulsão, são visíveis: dois telegoniómetros (que fazem o cálculo contínuo da distância e direcção do ATV para a ISS), dois videómetros (um sistema de processamento de imagem capaz de computar a distância e orientação da ISS), dois detectores estelares (que são capazes de reconhecer as constelações no céu), dois alvos visuais de vídeo (utilizados pela tripulação da ISS para monitorização visual da aproximação final do ATV) e oito mini jactos (para controlo de atitude).
O cone frontal do Contentor de Carga Integrado acomoda o sistema de acoplagem russo com uma massa de 235 kg e uma escotilha de 0,80 metros de diâmetro, bem como o seu mecanismo de alinhamento e uma sonda extensível com 1,0 metros de comprimento. Durante as operações de aproximação com a ISS, o ATV é o veículo activo e está equipado com um mecanismo em forma de «seta» (sonda). A estação espacial está equipada com um mecanismo de recepção de sonda nos portos de acoplagem que são usualmente utilizados pelos veículos russos.
O sistema de acoplagem russo, que tem sido continuamente refinado desde o seu desenvolvimento original nos anos 60 para as estações espaciais Salyut e Almaz, permanece como um dos mecanismos de acoplagem mais sofisticados de sempre.
O Módulo de Serviço do ATV
O Módulo de Serviço do ATV, que não é pressurizado, inclui os sistemas de propulsão, de energia eléctrica, computadores, comunicações e a maior parte dos sistemas aviónicos. A baía de aviónicos, que tem uma forma de um anel cilíndrico com uma altura de 1,36 metros, está localizada na parte superior do Módulo de Serviço. O sistema de propulsão proporciona ao ATV a capacidade de transferência orbital e de elevação da órbita da ISS. Como um veículo totalmente automático, o ATV navega utilizando quatro motores principais juntamente com 28 pequenos motores para controlo de atitude. Todas as válvulas e motores são controlados por quatro unidades de controlo ligadas aos computadores principais do ATV.
Sistema de energia e aviónicos
Para o lançamento, o Módulo de Serviço do ATV é colocado no foguetão Ariane-5ES utilizando um adaptador cilíndrico que possui um sistema de fixação e separação que é separado 70 minutos após o lançamento. Após a separação do STV 100 minutos após o lançamento, dá-se a abertura dos quatro painéis solares para atingirem uma envergadura de 22,3 metros – proporcionando energia eléctrica para recarregar as baterias para períodos de eclipse orbital.
As células solares à base de sílica – espalhadas em quatro painéis de fibra de carbono com plástico reforçado por painel com uma superfície total de 33,6 m2 (4 x 8,4 m2) – são também capazes de produzir uma média de 4.800 watts. Colocados no Módulo de Serviço do ATV, os quatro painéis solares são totalmente independentes sendo capazes de seguir de forma individual o movimento do Sol para assim obterem o melhor desempenho através de mecanismos móveis.
O Módulo de Serviço do ATV também acomoda várias baterias recarregáveis e não recarregáveis, bem como alguns itens redundantes tais como um sensor solar e uma antena KURS de fabrico russo.
A baía de aviónicos, que é o cérebro do ATV, está localizada num módulo não pressurizado e acomoda itens críticos tais como computadores, giroscópios, sistemas de navegação e controlo, e equipamento de comunicações. Todos estes itens estão colocados em dez bandejas de transporte de equipamento que estão protegidas das variações de temperatura por condutas de transporte de calor.
O Módulo de Serviço do ATV tira partido de uma arquitectura muito sofisticada para o seu hardware e software que constitui todo o conjunto de aviónicos. Por exemplo, muitas das correntes de hardware e caminhos de software são construídos de forma independente, de forma a manter o ATV funcional em caso de uma falha no hardware ou de uma falha grave.
Capacidade de propulsão
Todos os tanques de propolente para a propulsão do ATV estão localizados no Módulo de Serviço do ATV, entre os motores principais e a baía de aviónicos: existem oito tanques de propolente em titânio e dois tanques de hélio de alta pressão. Os tanques transportam até 7.000 kg de propolente líquido, parte do qual é utilizado para o controlo da atitude da estação e da sua órbita. os propolentes são pressurizados por hélio armazenado em dois tanques de alta pressão em fibra de carbono.
Após a acoplagem, o ATV pode levar a cabo o controlo de atitude da ISS, manobras de evasão e elevar a órbita da estação. Para levar a cabo esta última manobra o ATV pode utilizar até 4.000 kg do seu próprio propolente em intervalos de 10 a 45 dias. Ao elevar a altitude da órbita da estação, o ATV actua como um rebocador, deslocando todo o complexo.
Com os seus próprios sistemas de propulsão e de controlo, o ATV tem um elevado nível de autonomia permitindo-lhe permanecer em voo livre por longos períodos de tempo, bem como acoplar mesmo estando a estação totalmente dormente e desabitada.
Uma vez finalizada a sua missão de reabastecimento, o ATV, cheio de lixo, será encerrado pela tripulação da ISS e separado da estação de forma automática. Os motores do Módulo de Serviço utilizam o restante propolente para remover o veículo de órbita, enviando-o numa reentrada destrutiva e controlada.
Operações de voo do ATV
As Operações de Voo são um conjunto complexo de regras e procedimentos. Elas são essenciais para uma missão tão complexa como a do ATV, agregando a sua logística, o seu segmento de solo – incluindo centros de controlo, instalações de lançamento, de teste e de treino, as suas contingências e diferentes cenários.
Para o ATV as Operações de Voo são muito elaboradas dado que envolvem: Kourou (o local de lançamento da ESA na Guiana Francesa a partir do qual é lançado o ATV num foguetão Ariane-5ES – o software das sequências iniciais da missão é carregado no ATV no local de lançamento); Centro de Controlo do ATV ‘ATV-CC’ (em Toulouse, França, a partir do qual uma equipa controla a missão do ATV); Centro de Controlo de Missão em Moscovo ‘MCC-M’ (como o ATV acopla com o segmento russo da ISS, o controlo do ATV durante a maior parte das operações conjunto é levado a cabo no controlo de missão russo); Centro de Controlo de Missão em Houston ‘MCC-H’ (que é responsável por toda a ISS e coordena as operações ISS-ATV); Tripulação (que está responsável pelas tarefas de monitorização da aproximação do ATV e da transferência de carga durante a fase de acoplagem).
O ATV-CC é capaz de comunicar com o ATV para controlar e monitorizar o seu comportamento e performance, em tempo real, e quando necessário, enviar comandos. As comunicações entre o Centro de Controlo do ATV e o ATV são reencaminhadas através dos satélites da NASA ou pelo satélite europeu Artemis. Ambas as partes estão sempre disponíveis.
Sequências pré-programadas
Como o ATV é um veículo altamente automatizado, a tarefa dos controladores no solo é essencialmente uma monitorização do ATV em voo e, em passos pré-definidos, enviar comandos de autorização para o veículo espacial em órbita para sequências pré-programadas a bordo.
O ATV está carregado com Planos de Missão de Bordo, que automaticamente fazem correr sequências de software, controlando a configuração de missão do ATV e lidando com cenários não nominais. Porém, Planos de Missão de Bordo, que correspondem ao voo a ser levado a cabo, são enviados pelo ATV-CC de forma sequencial à medida que a missão decorre, com os dados próprios a corresponder em particular às manobras que o ATV deve levar a cabo.
Na Terra, esta missão de vigilância remota requer uma grande e complexa estrutura. No caso de situação não nominais, o papel do ATV-CC é o de compreender o que correu mal e o de implementar as soluções para recuperar a missão, para o qual os controladores são treinados.
Interface constante e em tempo real
A complexa arquitectura internacional das Operações de Voo do ATV é estruturalmente organizada para ter como seu principal objectivo uma interface constante e em tempo real com o ATV. Esta interface crucial – como o topo de uma pirâmide – é indispensável para a missão e requer o tratamento instantâneo de toda a telemetria, parâmetros e dados do veículo espacial.
Cada entidade que lida com o ATV tem as suas próprias ferramentas de voo:
• Regras de Voo – ditam as decisões tomadas pelo Director de Voo;
• O Plano de Operações de Voo –, é a cronologia utilizada pelos controladores de voo no ATV-CC para executarem dois tipos de procedimentos em Terra: os procedimentos relacionados somente com o ATV, e os procedimentos para a logística dos controladores;
• Procedimentos de Multi Elementos e os Procedimentos de Interface de Operações – são as tarefas assinaladas a cada centro de controlo e às suas interfaces respectivas;
• Ficheiros de Dados a Bordo – são utilizados em órbita pela tripulação para lidar com o ATV.
O papel da tripulação no controlo da missão
Sendo um veículo espacial avançado, o ATV leva a cabo de forma automática a sua aproximação final com a ISS. No entanto, a tripulação da estação espacial, antes de receber a carga a bordo, monitoriza a sua aproximação utilizando meios independentes. Os tripulantes não estão envolvidos na auto-pilotagem do ATV, mas monitorizam cuidadosamente a sua performance a partir do interior da secção russa da ISS. Eles podem interromper a aproximação do veículo em qualquer momento caso considerem que a sua segurança está em risco.
Para além da capacidade multi tolerante, os controladores do ATV em Toulouse possuem a capacidade total de monitorização do ATV através de telemetria. A tripulação da ISS actua como um nível de monitorização adicional e independente, mas dependem somente de um número limitado de parâmetros maioritariamente relacionados com o movimento do veículo em relação à estação.
Operações de aproximação
Logo que é estabelecida a ligação via rádio entre o ATV e a ISS, a uma distância de entre 40 km e 50 km, é disponibilizada telemetria seleccionada à tripulação. Os astronautas podem iniciar a CAM (Collision Avoidance Maneuver), uma manobra para evitar a colisão, por sua iniciativa para assim deslocarem o veículo de 20 toneladas para longe da ISS, na remota hipótese de uma grande avaria ou mau funcionamento, que entretanto possa ter surgido nas suas consolas.
A uma distância de cerca de 250 metros, na última meia hora da aproximação, a tripulação verifica activamente se o ATV se comporta normalmente utilizando o sistema de vídeo do segmento russo da ISS. Após a autorização por parte dos membros da tripulação, os controladores no ATV-CC comandam o ATV para percorrer os últimos metros. A tripulação verifica cuidadosamente se o lento movimento do ATV em direcção à ISS ocorre no interior do corredor de aproximação. Caso o ATV não permaneça dentro dos limites dos corredores de segurança virtuais, a tripulação pode rejeitar a sua aproximação.
Observação por vídeo
Para cuidadosamente monitorizar esta operação, a tripulação utiliza um ecrã de vídeo e um painel de controlo com 16 botões. Como não existe uma janela de visualização directa na direcção do ATV, a tripulação utiliza um método de visualização simples e robusto utilizando dois modos de zoom (grande e pequena angular) da câmara de vídeo e um dispositivo de alinhamento óptico no cone frontal do ATV. Os dados de telemetria essenciais do ATV são também exibidos no ecrã. O papel de vigilância da tripulação é importante nestes momentos críticos porque sabem que podem intervir no improvável caso de ocorrência de um cenário de falhas que excede os requerimentos do sistema. Porém, a tripulação não necessita de lidar com os sistemas do ATV, pois estes sistemas funcionam de forma automática. Ao mesmo tempo no solo, mesmo que a tripulação não verifique a ocorrência de qualquer problema, o Director de Voo no ATV-CC pode interromper a aproximação. Os controladores de voo têm uma maior visibilidade de todos os parâmetros do ATV permitindo assim uma análise em tempo real do comportamento e performance do veículo.
A tripulação pode interromper a aproximação do ATV em quatro modos: ‘HOLD’, ‘RETREAT’, ‘ESCAPE’ ou ‘ABORT’. A acção a levar a cabo depende do tipo de anomalia. A principal acção a levar a cabo pela tripulação em caso de anomalias que ocorram a distâncias de superiores a 20 metros, é o seu registo aos controladores de missão. O veículo espacial está suficientemente afastado para que os controladores no solo – tendo acesso a todos os dados e não somente a uma selecção limitada destes, possam tomar a melhor decisão.
Em distâncias inferiores a 20 metros, a tripulação pode enviar ao ATV comandos para que se afaste da ISS (modo ‘ESCAPE’) caso o veículo se desloque para fora do corredor de monitorização ou em caso de mau funcionamento dos sistemas de segurança. O comando ‘ABORT’ tem o mesmo efeito que o comando ‘ESCAPE’ mas utiliza software e hardware independente. É utilizado como um último recurso caso os computadores ou hardware de pilotagem do ATV falha por completo.
Níveis de segurança
Caso ocorra um problema sério durante a aproximação, a tripulação pode agir comente como um último nível de segurança. Isto ocorre porque todos os cenários foram do normal devem ser automaticamente lidados por algum dos quatro níveis de segurança que estão já implementados – tanto a bordo como no solo – para este veículo altamente automatizado. A presença humana a bordo representa um nível extra de segurança aos já existentes. Os outros quatro níveis incluem sistemas de monitorização e software independentes já abordo do ATV e no solo, a vigilância e possível acção dos controladores de voo.
Operações conjuntas
Após a captura por parte do mecanismo de acoplagem da estação, a selagem é apertada e são estabelecidas ligações eléctricas e de fluidos. Após várias verificações, a tripulação abre as escotilhas e pode entrar na secção pressurizada do ATV. O veículo de carga europeu é agora uma parte integrante da estação espacial internacional e permanece acoplado até seis meses. A transferência da carga seca, contida em sacos, contentores e pequenos módulos, é feita manualmente pelos cosmonautas e astronautas, com a supervisão do inventário da estação por parte do Centro de Controlo da Missão em Houston. O trabalho pode ser feito por dois astronautas, descarregando mantimentos e realizando experiências, enquanto que a escotilha permanece aberta entre o ATV e a ISS.
O ar transportado no ATV, é libertado de forma manual pela tripulação a partir do Contentor de Carga para a estação espacial através da escotilha de acesso. Para a transferência de água potável e de líquidos, a tripulação utiliza válvulas e mangueiras flexíveis. Os detritos líquidos podem ser também transportados em contentores de plástico dobráveis. A tripulação vai enchendo a secção de carga do ATV com os detritos da ISS e com materiais desnecessários a bordo. Entretanto, os tanques do ATV foram ligados automaticamente – na acoplagem – com o sistema de condutas da ISS, para se transferir o seu conteúdo para a estação espacial.
Durante a fase em que os dois veículos permanecem acoplados, a única tarefa da tripulação é a de levar a cabo actividades de transferência manual; não são responsáveis pelas manobras de elevação da altitude orbital, controlo de atitude e gestão do reabastecimento.
O Ariane-5ECA / Ariane-5ES
O super lançador europeu Ariane-5ECA, bem como a versão Ariane-5ES, é um lançador a dois estágios, auxiliados por dois propulsores laterais a combustível sólido. O Ariane-5ECA tem um peso bruto de 777.000 kg, podendo colocar 16.000 kg numa órbita a 405 km de altitude com uma inclinação de 51,6º em relação ao equador terrestre ou então 10.500 kg numa órbita de transferência para a órbita geossíncrona. No lançamento desenvolve 1.566.000 kgf. Tem um comprimento total de 59,0 metros e o seu diâmetro base é de 5,4 metros.
Os propulsores laterais de combustível sólido desenvolvem mais de 90% da força inicial no lançamento. Designados P241 (Ariane-5 EAP “Etage Acceleration a Poudre”) cada propulsor tem um peso bruto de 278.330 kg, pesando 38.200 kg sem combustível e desenvolvendo 660.000 kgf no vácuo. O Ies é de 275 s (Ies-nm de 250 s) e o Tq é de 130s. Os propulsores laterais têm um comprimento de 31,6 metros e um diâmetro de 3,05 metros. Estão equipados com um motor P241 que consome combustível sólido constituído por uma mistura de 68% de perclorato de amónia (oxidante), 18% de alumínio (combustível) e 145 polibutadieno (substância aglutinante).
Cada propulsor é composto por três segmentos. O segmento inferior tem um comprimento de 11,1 metros e está abastecido com 106,7 t de propolente; o segmento central tem um comprimento de 10,17 metros e está abastecido 107,4 t de propolente, finalmente o segmento superior (ou frontal) tem um comprimento de 3,5 metros e está abastecido com 23,4 t de propolente. Sobre o segmento superior está localizada uma ogiva com um sistema de controlo. O processo de ignição é iniciado por meios pirotécnicos (assim que o motor criogénico Vulcain do primeiro estágio estabiliza a sua ignição) e o propolente sólido queima a uma velocidade radial na ordem dos 7,4 mm/s (a queima é realizada de dentro para fora). O controlo de voo é feito através da tubeira móvel do propulsor que é conduzida actuadores controlados hidraulicamente.
O primeiro estágio do foguetão Ariane-5ECA, denominado H173 (EPC “Etage Principal Cryotechnique”), tem um comprimento de 30,5 metros e um diâmetro de 5,46 metros. Tem um peso bruto de 186.000 kg e um peso sem combustível de 12.700 kg. No lançamento desenvolve 113.600 kgf (vácuo), com um Ies de 434 s (Ies-nm de 335 s) e um Tq de 650 s. O seu motor criogénico Vulcain-2 (com um peso de 1.800 kg, diâmetro de 2,1 metros e comprimento de 3,5 metros) é capaz de desenvolver 132.563 kgf no vácuo, com um Ies 440 s e um Tq de 605 s. Tal como o Vulcain, utilizado no primeiro estágio do Ariane-5G, o Vulcain-2 consome LOX e LH2. O Vulcain-2 é desenvolvido pela Snecma.
O H173 é capaz de transportar mais 15.200 kg de propolente devido a modificações feitas no tanque de oxigénio líquido. Na parte superior do H173 encontra-se a secção de equipamento VEB (Vehicle Equipment Bay) do Ariane-5ECA onde são transportados os sistemas eléctricos básicos, sistemas de orientação e telemetria, e o sistema de controlo de atitude. A secção de equipamento é desenvolvida pela Astrium SAS e tem uma altura de 1,13 metros e um peso de 950 kg.
Comparado com a versão ‘genérica’ do primeiro estágio do Ariane-5, as principais alterações são a integração do motor Vulcain 2 (gerando mais 20% de força do que o motor Vulcain 1), o abaixamento do anteparo comum do tanque de propolente, e um reforço da saia frontal e das estruturas. Tal como no caso da missão anterior do Ariane-5ECA (L521) utilizado na missão V164, o motor Vulcain 2 sofreu várias alterações, principalmente à tubeira (escape), encurtando-a e reforçando-a, e ao sistema de arrefecimento.
Características do veículo L593
A missão VA219 foi o 74º lançamento do foguetão Ariane-5 e o 3º em 2014. Este foi o 19º Ariane-5 da fase de produção PB (com 35 lançadores, incluindo cinco veículos ES) no qual a Airbus Defence and Space é a principal responsável. O veículo L593 é o quinto veículo ES e consiste numa composição inferior semelhante à do Ariane-5ECA (EAP com um segmento S1, EOC tipo 2 com motor Vulcain) e uma composição superior consistindo de um EPS P2000 e um sistema compósito VEB. Este foi o 19º lançador entregue à Arianespace, integrado e inspeccionado sob a responsabilidade da Airbus Defence and Space.
Dados estatísticos
– Lançamento orbital: 5379
– Lançamento orbital com sucesso: 5031
– Lançamento orbital Arianespace: 229
– Lançamento orbital Arianespace com sucesso: 220
– Lançamento orbital desde CSG Kourou: 238
– Lançamento orbital desde CSG Kourou com sucesso: 226
A seguinte tabela mostra os totais de lançamentos executados este ano em relação aos previstos para cada polígono à data deste lançamento: 1ª coluna – lançamentos efectuados (lançamentos fracassados); 2ª coluna – lançamentos previstos à data; 3ª coluna – satélites lançados:
Baikonur – 12 (1) / 27 / 20
Plesetsk – 5 / 12 / 9
Dombarovskiy – 1 / 4 / 37
Cabo Canaveral AFS – 9 / 21 / 21
Wallops Island MARS – 2 / 3 / 64
Vandenberg AFB – 2 / 6 / 2
Kauai TF – 0 / 1 / 0
Jiuquan – 1 / 2* / 1
Xichang – 0 / 6* / 0
Taiyuan – 0 / 3* / 0
Tanegashima – 2 / 5 / 13
Kourou – 6 / 14 / 11
Satish Dawan, SHAR – 2 / 5 / 2
Odyssey – 1 / 1 / 1
Palmachim – 1 / 1 / 1
* Valores não precisos
Dos lançamentos bem sucedidos levados a cabo: 38,6% foram realizados pela Rússia; 29,5% pelos Estados Unidos (incluindo ULA, SpaceX e Orbital SC); 2,3% pela China; 13,6% pela Arianespace; 4,5% pelo Japão, 6,8 % pela Índia, 2,3% por Israel e 2,3% pela Sea Launch.
Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):
2 Ago (0323:00) – Atlas-V/401 (AV-048) – Cabo Canaveral AFS, SLC-41 – GPS IIF SV-7
4 Ago (0525:00) – Falcon-9 v1.1 (F-6) – Cabo Canaveral AFS, SLC-40 – AsiaSat-8
13 Ago (????:??) – Atlas-V/401 – Vandenberg AFB, SLC-3E – WorldView-3
19 Ago (????:??) – CZ-4B Chang Zheng-4B – Taiyuan, LC9 – GF-2 Gaofen-2; BRITE-PL-2 “Heweliusz” (CanX-3D)
21 Ago (1231:04) – Soyuz-STB/Fregat-MT (006/1039/VS09) – Galileo-FOC FM01 (Doresa); Galileo-FOC FM02 (Milena)