Os esforços de design de naves espaciais começaram no OKB-586 Yuzhnoye em 1960. O OKB-586 foi criado para contrabalançar a contínua oposição de Sergei Korolev à utilização de propolentes armazenáveis nos mísseis balísticos intercontinentais. Inicialmente dedicado aos desenvolvimento de mísseis balístcis intercontinentais, o departamento acabaria por desenvolver inúmeros projectos de satélites
Trabalhar neste campo totalmente novo exigiu que o OKB-586 se dedicasse a diversas questões de engenharia e organização, como a exploração do novo campo, a engenharia industrial e a criação de uma parceria entre projectistas. Os projectistas foram incumbidos de dar os primeiros passos na exploração espacial e de se consolidar no projeto de naves espaciais com tecnologias avançadas.
Os satélites de desenvolvimento exploratório Dnepropetrovsk Sputnik: DS-1, DS-A1, DS-K8, DS-P1, DS-MG e DS-MT, utilizavam, na medida do possível, uma configuração de modelo comum, bem como de carga útil. O invólucro selado da nave espacial era preenchido com nitrogénio. Uma estrutura para acomodar conjuntos de baterias, o complexo de rádio, os equipamentos de controlo e as unidades electrónicas dos equipamentos de investigação era instalada no interior do satélite.
A massa dos primeiros satélites variava entre 47 kg (DS-2) e 321 kg (DS-MO). A vida útil activa em órbita, com excepção da DS-P1, dependia da capacidade das baterias e chegava aos 10-15 dias.
O voo dos satélites era controlado e os dados científicos eram recebidos pelo centro de controlo de missão do Ministério da Defesa da União Soviética.
Ao todo, foram realizados quinze lançamentos bem-sucedidos de oito tipos de naves espaciais.
Os satélites DS-1
Com uma massa de 165 kg, os satélites DS-1 (ДC-1) seriam lançados pelos foguetões 63S1 Kosmos-2I.
Estes foram os primeiros satélites desenvolvidos pelo OKB-586, que lançaram as bases para o desenvolvimento posterior da área. Duas tentativas de lançamento de satélites DS-1 no final de 1961 não tiveram sucesso devido a falhas no veículo de lançamento.
Na sua fuselagem, o satélite possuía antenas de trensmissão e recepção dos componentes radiotécnicos, detectores de raios-x e válvulas de reabastecimento. O homisfério frontal do satélite albergava um sensor de direcção solar, enquanto a parte inferior traseira albergava o sistema de fixação do satélite ao seu veículko lançador.
A primeira tentativa ocorreu às 1630UTC do dia 27 de Outubro de 1961 com o satélite DS-1 n.º 1 a ser transportado pelo foguetão 63S1 Kosmos-2I (1LK) a partir do Silo de Lançamento Mayak-2 do Cosmódromo GTsP-4 Kapustin Yar. O lançamento seria mal sucedido devido a uma falha no foguetão lançador. O mesmo ocorreria a 21 de Dezembro, quando pelas 1230UTC, o foguetão 63S1 Kosmos-2I (2LK) era lançado do Silo de Lançamento Mayak-2 com o satélite DS-1 n.º 2, que seria perdido.
Os satélites DS-2
Após dois lançamentos mal sucedidos de satélites DS-1, foi criado o satélite DS-2 (ДC-2), uma versão simplificada baseada nos equipamentos e elementos estruturais do DS-1. O DS-2 omitiu a secção cilíndrica central destinada à aviónica da missão.
Com um tempo de vida útil em órbita de 50 dias e uma massa de 47 kg, estes satélites permitiram a dtecção de formações heterogéneas de grande escala na ionosfera, determinando-se a sua extensão pela primeira vez. Foi também possível definir os ângulos de refração rádio. Operavam em órbitas com um perigeu a 217 km, apogeu a 980 km e inclinação orbital de 49.º.
O satélite tinha uma forma esférica com um diâmetro de 800 mm, sendo composto por dois hemisférios. O hemisfério inferior albergava o transmissor Mayak e um vonjunto de baterias. Colocadas na superfície exterior encontravam-se um mecanismo para permitir a abertura ou implementação de antenas 10 segundos após a separação do segundo estágio do lançador, bem como um sistema de alimentação composto por dois pares de antenas de fita enroladas em bobinas. A sua superfície exterior era polida e parcialemnet pintada para atingir os coeficientes ópticos necessários.
O primeiro satélite DS-2 (DS-2 n.º 1) foi colocado em órbita com sucesso às 1159:48UTC do dia 16 de Março de 1962 utilizando o foguetão 63S1 Kosmos-2I (6LK), a partir do Silo de Lançamento Mayak-2 do Cosmódromo GTsP-4 Kapustin Yar. Após atingir a órbita, o satélite recebeu a designação Cosmos-1.
Esquema do satélite DS-1 no foguetão lançador 63S1 Kosmos-2I
Um segundo satélite DS-2 (DS-2 n.º 2) foi perdido durante uma falha no lançamento, a 1 de Dezembro de 1964, a partir da Plataforma de Lançamento LC86/1-1, de Kapustin Yar. Este lançamento teve como objectivo testar o local de lançamento a partir do silo Mayak-2. Porém, devido à destruição da carenagem de protecção, o satélite não foiu colocado em órbita, tendo no entanto sido atingido o objectivo de testar o local de lançamento.
Os satélites DS-A1
Os satélites DS-A1 (ДC-A1) tinham uma massa de 220 kg e um tempo de vida útil em órbita de 8 dias, sendo desenvolvidos para estudar o nível de radiação natural de fundo no espaço proximo da Terra; estudar a radiação gerada por explosões nucleares a grandes altitudes numa vasta gama de energias e intensidades; desenvolvimento de métodos e meios para a detecção de explosões nucleares a grandes altitudes, obtendo dados para a criação dos equipamentos necessários; e determinação da concentração iónica e estudo da propagação de ondes de rádio na atmosfera. Operavam em órbitas com um perigeu a 240 km, apogeu a 990 km e inclinação orbital de 49.º.
Os satélites transportavam um conjunto de distopositivios LZ para a detecção e estudo de pacotes de fotões que era composto por um medidor de intensidade de radiação de onda larga LZ-1; um contador de pacotes de fotões tipo Geiger LZ-3; um medidor de intensidade de radiação de raios-x tipo LZ-ZR; e um detector de pacotes de fotões por níveis de energia L3-4. Transportava também um equipamento especial KS-21 da composição e do espectro de energia de radiação ionizante nos cinturões de radiação de van Allen, além do complexo de equipamentos Albatros para o estudo da radiação ionizante no espaço que era composto por: um radiómetro RIG-01, espectómetros gama RIG-104 e RIG-105, radiómetro de neutrões RIG-404, espectómetro beta ROG-202, contador de neutrões IJD-62 para o registo de fluxos de neutrões numa vasta gama de intensidades e energias. A bordo seguia um transmissões de dupla frequência Mayak-02 E-177-2.
Os satélites DS-A1 foram desenvolvidos com o máximo de estandardização dos seus componentes. Foi utilizado o sistema de radiocomunicações BKRL-EM, masd a partir do satélite DS-A1 n.º 2 foi substituído pela versão mais avançada BKRL-2D.
O primeiro satélite desta série, o DS-A1 n.º 1, foi lançado às 0400UTC do dia 20 de Outubro de 1962 por um foguetão 63S1 Kosmos-2I a partir do Silo de Lançamento Mayak-2 do Cosmódromo GTsP-4 Kapustin Yar. Após atingir a órbita terrestre recebeu a designação “Cosmos-11”. O segundo satélite seria lançado a 22 de Maio de 1963 (0300UTC) e receberia a designação “Cosmos-17”.
Os satélites DS-A1 n.º 3 e DS-A1 n.º 4 seriam perdidos devido a falhas nos respectivos lançamentos a 22 de Agosto de 1963 e 24 de Outubro de 1963.
O quinto satélite da série (DS-A1 n.º 5) seria lançado a 30 de Janeiro de 1965 (0936UTC), recebendo a designação “Cosmos-53”. O lançamento foi realizado a partir da Plataforma de Lançamento LC86/1-1, de Kapustin Yar.
Um novo acidcente com o foguetão 63S1 Kosmos-2I levaria à perda do satélite DS-A1 n.º 6, a 20 de Fevereiro de 1965.
O sétimo e último satélite da série (DS-A1 n.º 7) seria lançado às 0529UTC do dia 2 de Julho de 1965, recebendo a designação “Cosmos-70”.
Os satélites DS-MG
A série de satélites DS-MG (ДC-MГ) foi composta por dois veículos com uma massa de 285 kg e um tempo de vida em órbita de 12 dias. Os satélites foram lançados por foguetões 63S1 Kosmos-2I, operando em órbitas com um perigeu a 265 km, apogeu a 484 km e inclinação orbital de 49.º.
Estes satélites utilizavam uma bateria interna para o fornecimento de energia e tinham como objetivo realizar um levantamento global do campo magnético terrestre e realizar o seu estudo através do mapeamento da sua distribuição espacial. Os satélites realiuzaram também o refinamento dos coeficientes gaussianos do potencial magnético e o estudo da variação secular do campo magnético terrestre e das suas alterações temporais durante períodos de actividade magnética.
A bordo era transportado um magnetómetro de protões PM-4 (dois conjuntos) composto por um sensor PM-4D, uma unidade electrónica PM-4-3 e um compensador de interacção magnética PM-4-K.
O sensores do magnetómetro estavan localizados no interior de uma esfera de 170 mm de diâmetri, afastada da caixa que continha os componentes magnéticos, através de uma haste extensível de 2,5 metros de comprimento. O permutador remoto do sistema de controlo térmico, utilizado pela primeira vez nos satélites DS-MG, era formado por duas superfícies hemisféricas que consitituiam uma conduta de gás com um coeficiente de transferência de calor constante.
O complexo radiotécnico a bordo estava equipado com um sistemas de monitorização rádio orbitak Fakel-MS, um sistema de telemetria de rádio Tral-MSD e um equipamento de comando BKRL-2D.
Com os dois satélites foi implementado um extenso programa de levantamento magnético, com uma cobertura de malha fina de 75% da superfície terrestre. Estes dados foram utilizados para o desenvolvimento de um modelo analítico internacional do campo geomagnético. O valor do inquérito foi referido numa sessão do Comité de Investigação Espacial do Conselho Internacional das Uniões Científicas, em 1964, em Itália.
O primeiro satélite – DS-MG n.º 1 – foi lançado às 1507UTC do dia 18 de Março de 1964, recebendo a designação “Cosmos-26”, com o segundo satélite – DS-MG n.º 2 (Cosmos-49) – a ser lançado às 0517UTC do dia 25 de Outubro de 1964.
Os satélites DS-MT
A série de satélite DS-MT (ДC-MT) foi composta por três veículos, sendo o primeiro deles perdido num acidente durante o lançamento. Tinham uma massa de 247 kg e o seu tempo de vida útil em órbita era de 15 dias. Os satélites foram lançados por foguetões 63S1 Kosmos-2I, operando em órbitas com um perigeu a 228 km, apogeu a 508 km e inclinação orbital de 49.º.
Os satélites DS-MT foram desenvolvidos para auxiliar na resolução de problemas científicos no estudo das chuvas de meteoros de Inverno e na influência das partículas meteóricas na superfície de satélites em órbita. Tinham também como objectivo a detecção de antimatéria em chuvas de meteoritos e a medição fotométrica de áres do céu estrelado nas regiões ultravioleta e visível do espectro electromagnético.
A instrumentação a bordo era composta por um dispositivo para estudar os processos de interacção das partículas meteóricas com a superfície dos satélites. A bordo seguia um analisador de amplitude BMA composto por um bloco detector de contilação BSD e um conjunto de sensores piezoeléctricos SM-Ts2 e IEM-PZM com amplificadores IS-1094 e IS.1094A. Transportavasm também um astrofotómetro AF-3 e um transmissões de duplafrequência Mayak-02 E-177-2.
Os satélites DS-MT são semelhantes aos satélites DS-MG em termos de desenho e sistema de suporte. Além disso, um painel remoto estava localizado na parte frontal do corpo do veículo, contendo instrumentos oara registar impactos de meteoritos.
O complexo de rádio a bordo dos satélites DS-MG estava equipado com o sistema de monitorização rádio orbital Rubin-1D.
Os lançamentos dos satélites desta série foram realizados em determinados dias do ano para qur os veículos pudessem estar na zona de influência das chuvas de meteoros e em determinadas horas do dia para obter a orientação necessária do plano orbital em relação ao radiante do fenómeno.
Foram estudadas três chuvas de meteoros de Inverno (Geminideas, Urseiadas e Quadrântidas) e observados vários casos de impacto de partículas na superfície dos satélites. Chegou-se à conclusão que seria necessário repetir as experiências para estudar os micrometeoritos utilizando equipamentos mais sofisticados e precisos.
O primeiro satélites da série (DS-MT n.º 1) foi lançado às 0250UTC do dia 1 de Junho de 1963 a partir do Silo de Lançamento Mayak-2 do Cosmódromo GTsP-4 Kapustin Yar. Porém, o satélite seria perdido devido a uma falha do sistema de propulsão do primeiro estágio do lançador durante 4 segundos.
O segundo satélite – DS-MT n.º 2 – seria lançado às 0600UTC do dia 4 de Junho de 1964, recebendo a designação “Cosmos-31”, com o satélite DS-MT n.º 3 a ser lançado às 2302UTC do dia 9 de Dezembro de 1964 e a receber a designação “Cosmos-51” (este lançamento ocorreu a partir do Complexo de Lançamento LC86/1-1 do Cosmódromo GTsP-4 Kapustin Yar).
Os satélites DS-MO
Os satélite DS-MO “Optitcheskiy” (ДC-MO) tinham como função realizar investigações sobre as variações paço-temporais do balanço de radiação da Terra e da sua atmosfera nas regiões do espectro visível, ultravioleta próximo e infravermelho, além da obtenção de imagens da cobertura de nuvens e da superfície subjacente com o objectivo de parametrização objectiva dos estados sinópticos da atmosfera e tipificação de sistemas de nuvens.
Os satélites tinham também como objectivo a determinação da temperaturas subterrâneas da Terra, determinação dos topos das nuvens e a obtenção da distribuição espaço-temporal das massas de ozono e vapor de água na atmosfera.
Fez-se também o teste do funcionamento do sistema de orientação aerogiroscópica.
Tinham uma massa de 321 kg e o seu tempo de vida útil em órbita era de 10 dias. Os satélites operavam em órbitas com um perigeu a 248 km, apogeu a 297 km e inclinação orbital de 48,4.º.
Os satélites deste série estavam equipados com um equipamento de televisão Topaz-25-M destinado à transmissão directa de imagens para as estações no solo; equipamento actinométrico Aktin-1 que era composto por telefotómetros TF-ZA e TF-ZB (para a medição da distribuição angular da energia brilhante da radiação de onda-curta de saída ao longo do disco do planeta em várias partes do espectro) e por um analizador de espectro SA-2 para a medição de radiação de ondas baixas da Terra na região de janelas de transparência); dispositivos RB-21 e RV-21 para a medição dos fluxos de radiação solar reflectida pela Terra e da própria radiação terrestre e da sua atmosfera; um manómetro RIM-901 para a medição do fluxo de moléculas neutras com capacidade de analisar moléculas por peso (no satélite DS-MO n.º 2).
Para a realização do programa de investigação científica, os satélites DS-MO estavam orientados em direcção à Terra e ao longo do seu vector de velocidade. O principal componente dos satélites era uma fuselagem selada, nas quais as metades frontais e posterior eram cada uma uma parte de uma esfera, enquasnto a parte central era uma secção cilíndrica soldada com um cone truncado.
O projecto de secção transversal em forma de cone truncado permitiu acmodoar o número necessário de fontes de energia química com um comprimento mínimo, aumentar a superfície de radiação do sistema de controlo térmico e facilitar a resolução do problema de garantir a estabilidade estáctiva do satélite em órbita.
A superfíe exterior estava equipada com suportes e flanges especiais para a montagem de instrumentos e sensores, conectores de ficha selada, uma escotilha para equipamentos de etelevisão e dispositivos de alimentação de antena para sistemas de engenharia de rádio.
Os satélites DS-MO foram um desenvlvimento original, os únicos no mundo a implementar o princípio de estabilização aerogiroscópica. O sistema de controlo de atitude era constituído por um estabilizador aerodinâmico e amortecedores giroscópicos. O estabilizador era fixado por hastes á superfície exterior do corpo do satélite e actuava como uma haste de suporte, resultando em momentos de restauração nos eixos de arfagem e guinada, que tendiam a alinhar os eixos longitudinais com o vector de velocidade do fluxo. A precisão do sistema de controlo de atitude, baeseado em leituras de vários sensores de controlo de atitude nos satélites, era inferior a 5º ao longo dos três eixos.
O desenvolvimento de satélites estabilizados por forças aerodinâmicas foi uma tarefa muito complexa, dado que as camadas superiores da atmosfera são extremamente rarefeitas, o que exigiu uma elevada precisão no lançamento.
A bordo era transportados: um sistema de controlo rádio orbital Crab-AZ, sistema de telemetria rádio Tral-P2-41; equipamento de comando via rádio BKRL-B, sistema de fornecimento de energia (bateria química), sistema de controlo térmico, dispositivis alimentadores da antena e mecanismos de implementação da antena.
A série foi constituída por três satélites, com o primeiro (DS-MO n.º 1) a ser colocado em órbita às 1007UTC do dia 21 de Março de 1967 por um foguetão 11K63 Kosmos-2 a partir do Complexo de Lançamento LC86/1-1 do Cosmódromo GTsP-4 Kapustin Yar, recebendo a designação “Cosmos-149”. O segundo satélite desta série a ser colocado em órbita foi o DS-MO n.º 3 (Cosmos-320) lançado às 1100UTC do dia 16 de Janeiro de 1970 a partir do Complexo de Lançamento LC86/1-4 do Cosmódromo GTsP-4 Kapustin Yar, por um foguetão 11K63 Kosmos-2. O satélite DS-MO n.º 2 não foi lançado.
Os resultados obtidos com os satélites DS-MO permitiram a conclusão com sucesso de um programa abrangante para o estudo da radiação solar reflectida pela Terra nas regiões espectrais ultravioleta, visível e infravermelha, bem como da própria radiação terrestre na gama do infravermelho, e o desenvolvimento de métidos para determinar determinados parâmetros da atmosfera, das nuvens e da superfície terrestre que puderam ser recomendados para uso prático na meteorologia, sendo obtida uma grande quantidade de informações científicas valiosas ao mesmo tempo que se desenvolveu um sistema de orientação aerogiroscópica.
Pela primeira vez na história do OKB-586, a recepção de informação telemétrica e, em particular, de imagens televisivas da Terra transmitidas pelos satélites através do equipamento Topaz-25-M foi realizada directamente no OKB-586, num laboratório criado especificamente para o efeito.
Os satélites DS-P1
Os satélite DS-P1 (ДC-П1) tiveram como objectivo ensaiar e avaliar em condições naturais os métodos e equipamentos para a resolução de problemas de ajuste, controlo de precisão e determinação do potencial de estações de radar de sistemas de defesa antiespacial, antiaérea e antimíssil. Como objectivo secundário, estes satélites realizaram uma experiência para estudar as características do espaço sideral.
Tinham uma massa de 240 kg e o seu tempo de vida útil em órbita era de 60 dias. Os satélites operavam em órbitas com um perigeu a 274 km, apogeu a 520 km e inclinação orbital de 49.º. Todos os lançamentos de satélites desta série foram realizados por foguetões 63S1 Kosmos-2I a partir do Silo de Lançamento Mayak-2 do Cosmódromo GTsP-4 Kapustin Yar.
A bordo os satélites transportavam um sistema de controlo rádio orbital Rubin-1, um transmissor de rádio Mayak, o sistema de telemetria por rádio Tral-P1, um receptor de comandos via rádio BKRL-3, equipamento científico proveniente do ramo Yakutsk da Academia de Ciências da União Soviética, um sistema de fornecimento de energia, um sistema de controlo térmico, dispositivos alimentadores das antenas e mecanismos de programação temporal.
Os satélites DS-P1 tinham uma forma de um dodecaedro com um diâmetro de 1.350 mm, albergando painéis solares e um compartimento instrumental. Para garantir que a luz chegava ao painel solar, a sua estrutura era feita com malha de fios de aço finos (0,5 mm). O compartimento era constituído por duas secções ligadas por uma junta flangeada selada: um hemisfério com um raio de 400 mm e um cone truncado, limitado na extremidade mais pequena por um fundo helisférico. O fundo da parte cónica servia como superfície radiante do compartimento. Os equipamentos a bordo estavam montados numa travessa especial aparafusada à estrutura da parte esférica do compartimento. A rede de cabos e os alimentadores da antena era introduzidos no compartimento através de uma entrada espacial selada em formato de flange. Este esquema pertmitia a montagem, teste e a verificação de todo o complexo de equipamentos do satélite, juntamente com a rede de cabos e o dispositivo de aliemntação da antena, separadamente do compartimento.
A estrutura do conjunto dos painéis solares tinha a forma de um dodecaedro, montada a partir de onze painéis planos idênticos, com a forma de pentágonos regulares e vértices truncados. O desenho e formato dos painéis solares garantiam a instalação de células solares com um factor de enchimento do 0,85 e uma potência de saída constante num satélite não orientado.
As principais características do desenho e tecnoligia dos satélites DS-P1 incluíam a utilização de uma bateria solar original em forma de dodecaedro, um reflector esférico calibrado e transparente às ondas de luz e opaco às ondas de rádio decimétricas e métricas.
O primeiro satélite da série, DS-P1 n.º 1, foi lançado às 1600UTC do dia 30 de Junho de 1962, tendo recebido a designação “Cosmos-6” (sendo também conhecido como “Sputnik-16”). O segundo satélite, DS-P1 n.º 2, foi perdido devido a uma falha no seu foguetão lançador, nomeadamente devido a uma falha no sistema de propulsão do primeiro estágio e à separação prematura do primeiro e segundo estágios.
O Cosmos-19 foi o terceiro satélite da série (DS-P1 n.º 3), sendo lançado às 0600UTC do dia 6 de Agosto de 1963, seguindo-se o Cosmos-25 lançado às 1326UTC do dia 27 de Fevereiro de 1964.
Os três satélites desta série colocados em órbita, concluiram sem probelmas as suas missões, tendo ultrapassado em quatro vezes a vida útuil operacional estimada. Foi demonstrado um potencial do objectivo destas missões, tendo sido criada e testada em condições reais uma plataforma espacial para a resolução de uma vasta gama de tarefas no interesse da defesa amtimíssil da URSS, possibilitando o início do desenvolvimento dos satélites das séries DS-P1-Yu e DS-P1-I.
Os satélites DS-K-8
A série DS-K-8 (ДC-k-8) teve como objectivo o desenvolvimento experimental de métodos e meios para medir parâmetros de sinais de estações de radar, além de estudar a matéria meteórica nas proximidades da Terra. Os satélites foram promovidos pelo Ministério da Defesa da URSS, Ministério da Indústria Rádio da URSS e pelo Instituto Físico-Técnico de Leninegrado “A. F. Ioffe” da Academia de Ciências da URSS.
Apenas um satélite desta série foi lançado, tendo uma massa de 235 kg e o seu tempo de vida útil em órbita entre 10 e 12 dias, operando numa órbita com um perigeu a 256 km, apogeu a 604 km e inclinação orbital de 49.º.
O satélite DS-K-8 n.º 1 foi lançado às 1500UTC do dia 18 de Agosto de 1962 por um foguetão 63S1 Kosmos-2I a partir do Silo de Lançamento Mayak-2 do Cosmódromo GTsP-4 Kapustin Yar, recebendo a designação “Cosmos 8”. A bordo transportava equipamento para a medição de engenharia rádio e equipamento para registar as colisões de partículas meteóricas na sua superfície.
O satélite foi desenvolvido com o máximo aproveitamento dos componentes do projecto e dos equipamentos de apoio a bordo dos satélites DS-1. Durante a missão foram realizadas medições experimentais de sinais de radar, sendo esclarecidos os requisitos para o equipamento especializado a bordo e registados impactos de meteoritos. Confirmou-se o potencial para o desenvolvimento futuro do objectivo principal da missão.
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Bibliografia:
- “Foguetões e aparelhos espaciais – Departamento de Desenho ‘Yuzhnoe'”, S. N. Konyukhova (2000)
- Krebs, Gunter D. “Gunter’s Space Page”. Gunter’s Space Page; https://space.skyrocket.de/index.html
- Tabela de Lançamentos e Estatística de Andrey Krasilnykov