SpaceX lança missão sino-europeia EarthCARE

A missão sino-europeia EarthCARE foi lançada pela empresa norte-americana Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) a 28 de Maio de 2024.

O lançamento foi realizado às 2220UTC pelo foguetão Falcon 9-341 (B1081.7) a partir do Complexo de Lançamento SLC-4E da Base das Forças Espaciais de Vandenberg, Califórnia. O primeiro estágio B1081, na sua 7.ª missão, foi recuperado com sucesso na Zona de Aterragem LZ-1, em Vandenberg.

Todas as fases do lançamento decorreram como previsto e após a separação do segundo estágio, o satélite EarthCARE ficou colocado numa órbita com um perigeu a 398 km, apogeu a 404 km, inclinação orbital de 96,98° e período orbital de 92,59 minutos.

A missão EarthCARE

A missão EarthCARE (Earth Clouds, Aerosols and Radiation Explorer) – também denominado “Earth Explorer 6” ou “Hakuryu” – é uma missão conjunta entre a Agência Espacial Europeia – ESA – e a agência espacial japonesa – JAXA – que aborda a necessidade de uma melhor compreensão das interacções entre os processos de nuvens, processos radiativos e aerossóis que desempenham um papel na regulação climática.

A missão tem por objectivo melhorar a representação e compreensão do balanço radiativo da Terra no clima e dos modelos matemáticos de previsão meteorológica ao obter perfis verticais das nuvens e dos aerossóis, bem como das radiâncias no topo da atmosfera. As observações realizadas irão levar a melhores previsões do clima através de uma melhor representação dos processos envolvendo as nuvens, os aerossóis e radiação. Os aerossóis controlam as propriedades das nuvens, bem como a produção de precipitação e das vigorosas influências convectivas da humidade estratosférica

O EarthCARE foi definido com os objetivos científicos específicos de quantificar as interações aerossol-nuvem-radiação para que possam ser incluídas corretamente em modelos de previsão climática e numérica do tempo para fornecer: a) perfis verticais de aerossóis naturais e antropogénicos à escala global, bem como as suas propriedades radiativas e a sua interacção com nuvens; b) distribuição vertical da água líquida atmosférica e do gelo em escala global, bem como o seu transporte pelas nuvens e impacto radiativo; c) sobreposição de nuvens nas interacções verticais entre nuvens e precipitação e nas características do movimento vertical dentro das nuvens; d) a combinação dos aerossóis recuperados e das propriedades das nuvens para derivar o perfil de aquecimento e arrefecimento radiativo atmosférico.

Para concretizar os objectivos de medição e cumprir os objetivos científicos, propôs-se o lançamento de uma plataforma única com uma carga útil de duas sondas activas (lidar e radar) e dois instrumentos passivos complementares (gerador de imagens multiespectral e um radiómetro de banda larga). Os dois instrumentos activos fornecerão perfis verticais de parâmetros de nuvens e aerossóis. O gerador de imagens multiespectral permitirá distinguir diferentes tipos de nuvens e aerossóis e fornecerá o contexto meteorológico/óptico dos perfis amostrados activos. O radiómetro fornecerá radiâncias de banda larga no topo da atmosfera que servirão como um teste de consistência das recuperações das propriedades radiativas das nuvens dos instrumentos ativos.

Os instrumentos a bordo da EarthCARE são o Backscatter Lidar (ATLID), um instrumento de alta resolução espectral e de despolarização da ESA; Cloud Profiling Radar (CPR), fornecido pela JAXA/NICT com uma sensibilidade de 36 dBZ e alcance vertical de 500 m vertical, com efeito Doppler; Multi-Spectral Imager (MSI), fornecido pela ESA com 7 canais, varrimento de 150 km e resolução de 500 m pixel; e o Broadband Radiometer (BBR), fornecido pela ESA com 2 canais e 3 posições de observação (nádir, frontal e posterior).

O EarthCARE tem uma massa de 2.350 kg e foi desenvolvido pela Airbus Defence and Space (inicialmente EADS Astrium), com contrato atribuído em 2008.

Lançamento

Os preparativos finais para o lançamento do satélite EarthCARE iniciaram-se com a partida da embarcação de apoio Go Beyond a partir do Porto de LOng Beach, Califórnia, às 1416UTC do dia 27 de Maio.

A cerca de dez horas do lançamento procedeu-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 estágio, seguindo-se o início do abastecimento do oxigénio líquido (LOX) na mesma altura. O abastecimento de LOX ao segundo estágio 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 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.

Tempo (h:m:s) Evento
00:01:07 Máxima pressão dinâmica (MaxQ)
00:02:19 Final da queima do 1.º estágio (MECO)
00:02:23 Separação entre o 1.º e o 2.º estágio
00:02:23 Manobra de retorno do 1.º estágio
00:02:24 Ignição do 2.º estágio (SES-1)
00:02:36 Início da queima de retorno
00:02:46 Separação da carenagem de protecção
00:03:19 Fim da queima de retorno
00:06:19 Início da queima de reentrada do 1.º estágio
00:06:38 Final da queima de reentrada do 1.º estágio
00:07:30 Início da queima de aterragem do 1.º estágio
00:07:46 Aterragem do 1.º estágio
00:08:41 Final da primeira queima do 2.º estágio (SECO-1)
00:10:42 Separação do satélite EarthCARE

 

 

 

O foguetão Falcon-9

Baptizado em nome da nave Millenium Falcon da saga cinematográfica “Guerra das Estrelas”, o foguetão Falcon-9 v1.1 foi 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.

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 diminui 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 por 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 liberto 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
2024-086 332 B1083.3 KSC, LC-39A 08/Mai/24 14:42:00 Starlink G6-56 ASOG
2024-088 333 B1082.4 VSFB, SLC-4E 10/Mai/24 04:30:00 Starlink G8-2 OCISLY
2024-090 334 B1073.15 CCSFS, SLC-40 13/Mai/24 00:53:00 Starlink G6-58 ASOG
2024-091 335 B1063.18 VSFB, SLC-4E 14/Mai/24 18:39:00 Starlink G8-7 OCISLY
2024-093 336 B1062.21 CCSFS, SLC-40 18/Mai/24 00:32:00 Starlink G6-59 ASOG
2024-096 337 B1071.16 VSFB, SLC-4E 22/Mai/24 08:00:20 NROL-146 OCISLY
2024-097 338 B1080.8 CCSFS, SLC-40 23/Mai/24 02:35:00 Starlink G6-62 ASOG
2024-098 339 B1077.13 KSC, LC-39A 24/Mai/24 02:45:00 Starlink G6-63 JRTI
2024-100 340 B1078.10 CCSFS, SLC-40 28/Mai/24 14:24:00 Starlink G6-60 ASOG
2024-101 341 B1081.7 VSFB, SLC-4E 28/Mai/24 22:20 EarthCARE LZ-4

Imagens: SpaceX  



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