Texto de Salomé T. Fagundes / Rui C. Barbosa
Depois de dois adiamentos devido às más condições atmosféricas e problemas técnicos, a SpaceX levou a cabo com sucesso o lançamento dos primeiros 60 satélites da sua constelação Starlink. O lançamento teve lugar numa janela de lançamento de uma hora e meia às 0230UTC do dia 24 de Maio de 2019, a partir do Complexo de Lançamento Espacial SLC-40 do Cabo Canaveral AFS, Florida. Todas as fases do lançamento decorreram sem problemas e os satélites foram colocados na órbita baixa terrestre pelas 0332 UTC.
Nesta missão a SpaceX utilizou o primeiro estagio Falcon 9 v1.2 Block V (B1049.3, usado também para orbitar a missão Telstar 18 VANTAGE e a última missão para a Iridium) que foi recuperado às 0238UTC na plataforma Of Course I Still Love You no Oceano Atlântico situada a 619 km a Noroeste do Cabo Canaveral.
A SpaceX possui duas plataformas flutuantes baptizadas de Just Read the Instructions e Of Course I Still Love You, que são os nomes de embarcações das histórias do autor Iain M. Banks.
A constelação Starlink
A SpaceX projectou a Starlink para conectar os utilizadores de serviços de Internet com baixa latencia, oferecer serviços de distribuição de elevada largura de banda com uma cobertura continua em todo o mundo usando uma rede de milhares de satélites na orbita baixa da terra. Para construir e lançar uma constelação desta escala, a SpaceX está a usar a mesma iteração rápida de abordagem ao projecto que levou ao sucesso do Falcon-1, Falcon-9, Falcon Heavy e as Dragon. Assim sendo, o desenho simplificado da Starlink é significativamente mais escalável e capaz que a sua primeira iteração experimental.
Com um desenho de painel plano contendo múltiplas antenas de alto rendimento e um único painel solar, cada satélite Starlink pesa aproximadamente 227 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 desorbita, os satélites Starlink possuem propulsores do tipo Hall alimentados a krypton. Sendo injectados a uma altitude de 440 km, usarão este mesmo sistema para elevar as suas orbitas até aos 550 km. Desenhados e construidos usando a mesma tecnologia que as Dragon, cada satélite está equipado com sensor estelares que permite à SpaceX orientar os satélites com precisão.
Os satélites são capazes de detectar lixo espacial em órbita e evitar a colisão de modo autónomo. Adicionalmente, 95 por cento de todos os seus componentes desta iteração irão rapidamente queimar na atmosfera terrestre no fim de cada ciclo de vida – excedendo todos os padrões de segurança – com todos os projectos das futuras iterações conduzidos para uma completa desintegração.
Lançamento
O foguetão Falcon-9 é activado a T-10h 00m. 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 lançamento. O processo de abastecimento inicia-se a T-35m no primeiro estagio,seguindo-se o início do abastecimento do oxigénio líquido (LOX) ao mesmo tempo e no segundo estagio 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 por água é activado na plataforma de lançamento. Por esta altura os tanques de propolente também são pressurizados A T-45s o Director de Lançamento da SpaceX verifica se todos os parâmetros estão prontos para o lançamento. Na mesma altura, é verificado que o espaço aéreo está pronto para o voo. 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 13s. O final da queima do primeiro estágio ocorre a T+2m 31s, dando-se três segundos depois a separação entre o primeiro e o segundo estágio. O segundo estágio entra em ignição a T+2m 41s. A ejecção da carenagem de protecção ocorre a T+3m 33s. O primeiro estagio reentra pelos T+6m 43s e aterra no Of Course I Still Love You pelos T+08m 17s sendo recuperado com sucesso.
O final da primeira queima do segundo estágio ocorre a T+8m 46s. Após o final da primeira queima, o segundo estagio entra numa fase não propulsionada de cerca de 38 min. Seguido desta fase a segunda queima decorre entre T+46m 11s e T+46m 14s. A separação do satélites Starlink dá-se de forma sequêncial pelas T+01h 02m 14s.
O foguetão Falcon-9
Baptizado em nome da nave Millenium Falcon da saga cinematográfica “Guerra das Estrelas”, o foguetã
o Falcon-9 v1.1 era 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 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.
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 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 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 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.
Dados estatísticos e próximos lançamentos
– Lançamento orbital: 5838
– Lançamento orbital EUA: 1662 (28,47%)
– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral AFS: 757 (12,97% – 45,55%)
Os quadro seguinte mostra os lançamentos previstos e realizados em 2019 por polígono de lançamento.
Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):
5839 – 27 Mai (0600:00) – 14A14-1B Soyuz-2.1b/Fregat-M – GIK-1 Plesetsk, LC43/4 – Glonass-M №58
5840 – 30 Mai (1742:00) – 8K82KM Proton-M/Briz-M (93569/99564) – Baikonur, LC81 PU-24 – Yamal-601
5841 – 05 Jun (????:?) – CZ-11 Chang Zheng-11 – Mar Amarelo – Jilin-1 Gaofen-3A, Jilin-1 Gaofen-3B
5842 – 10 Jun (????:??) – Shuang Quxian-1 – Jiuquan – (sete satélites)
5843 – 11 Jun (????:??) – Falcon 9-073 (B1051.2) – Vandenberg AFB, SLC-4E – RCM-1, RCM-2, RCM-3