A empresa privada norte-americana SpaceX levou a cabo uma missão comercial ao colocar em órbita seis satélites de comunicações móveis para a Orbcomm utilizando um foguetão Falcon-9. O lançamento do foguetão Falcon-9 v1.1 (F-5) teve lugar às 1515:00UTC do dia 14 de Julho de 2014 a partir do Complexo de Lançamento SLC-40 do Cabo Canaveral AFS.
O lançamento estava inicialmente previsto para as 2146:00UTC do dia 21 de Junho, mas foi sucessivamente adiado devido a problemas técnicos com o foguetão lançador.
Todas as fases do lançamento decorreram sem problemas e os satélites foram colocados em órbita conforme previsto. A bordo do Falcon-9 estavam seis satélites (Orbcomm-OG2 3, Orbcomm-OG2 4, Orbcomm-OG2 6, Orbcomm-OG2 7, Orbcomm-OG2 9 e Orbcomm-OG2 11, além de um simulador de massa Orbcomm-OG2 que simulou a presença de outros satélites a bordo.
Lançamento
A ignição dos nove motores do primeiro estágio ocorre a cerca de dois segundos antes do veículo abandonar a plataforma de lançamento. Neste curto período, o computador de bordo analisa os parâmetros dos motores antes de permitir que o Falcon-9 abandone a plataforma de lançamento. O veículo inicia então a sua ascensão numa trajectória vertical que se inclina sobre o Oceano Atlântico, colocando-se no azimute de voo correcto para executar a missão.
Viajando a uma velocidade superior à velocidade do som a cerca de T+60s, o foguetão atravessa a zona de máxima pressão dinâmica a T+1m 15s. A queima dos motores do primeiro estágio tem uma duração de 2 minutos e 38 segundos. Três segundos após o final da queima destas motores dá-se a separação entre o primeiro e o segundo estágio. O início da queima do segundo estágio inicia-se oito segundos mais tarde.
A separação da carenagem de protecção tem lugar a T+3m 34s. A ignição do segundo estágio tem uma duração de 6 minutos e 46 segundos, terminando a T+9m 36s. A separação sequencial dos seis satélites inicia-se cinco minutos mais tarde.
De notar que nesta missão são lançados seis satélites transportados duas EELV Secondary Payload Adaptors (ESPAs), isto é, dispositivos que foram desenvolvidos para transportar múltiplas cargas e que no caso dos satélites Orbcomm-OG2 foram adaptados para transportar quatro satélites, estando dois satélites ligados em conjunto para assim se poder transportar oito satélites. Nesta missão foram colocados dois simuladores de carga para simular a presença adicional de dois satélites.
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 carga de comunicações é desenvolvida pela Argon ST. O tempo de vida útil de cada satélite deverá ultrapassar os 5 anos de operação em órbita.
Falcon-9 v1.1
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 configur
ação 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.
Os próximos lançamentos com o foguetão Falcon-9 v1.1 são (hora UTC):
5 de Agosto – Cabo Canaveral AFS, SLC-40 – AsiaSat 6 (Thaicom 7)
?? de Agosto – Cabo Canaveral AFS, SLC-40 – AsiaSat-8
12 de Setembro – Cabo Canaveral AFS, SLC-40 – Dragon SpX-4 (CRS4); Spinsat; Arkyd-3
?? de Novembro (????:??) – Cabo Canaveral AFS, SLC-40 – Orbcomm-G2 (x11)
?? de Novembro (????:??) – Cabo Canaveral AFS, SLC-40 – TürkmenÄlem 520E
Dados estatísticos
– Lançamento orbital: 5375
– Lançamento orbital com sucesso: 5027
– Lançamento orbital SpaceX: 15
– Lançamento orbital SpaceX com sucesso: 12
– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral AFS: 689
– Lançamento orbital desde Cabo Canaveral AFS com sucesso: 633
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 – 10 (1) / 28 / 18
Plesetsk – 5 / 12 / 9
Dombarovskiy – 1 / 4 / 37
Cabo Canaveral AFS – 8 / 21 / 18
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 – 4 / 14 / 8
Satish Dawan, SHAR – 2 / 5 / 2
Odyssey – 1 / 1 / 1
Palmachim – 1 / 1 / 1
* Valores não precisos
Dos lançamentos bem sucedidos levados a cabo: 37,5% foram realizados pela Rússia; 30,0% pelos Estados Unidos (incluindo ULA, SpaceX e Orbital SC); 2,5% pela China; 12,5% pela Arianespace; 5,0% pelo Japão, 7,5 % pela Índia, 2,5% por Israel e 2,5% pela Sea Launch.
Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):
18 Jul (2050:00) – 14A14-1A Soyuz-2.1A (020) – Baikonur, LC31 PU-6 – Foton-M n.º 4 (Фотон-М №4)
23 Jul (2142:44) – 11A511U Soyuz-U (Е15000-140) – Baikonur, LC1 PU-5 – Progress M-24M (Прогресс М-24М)
23 Jul (2200:00) – Delta-IV-M+(4,2) (D368) – Cabo Canaveral AFS, SLC-37B – AFSPC-4: (GSSAPх2); ANGELS
25 Jul (0441:04) – Ariane-5ES (VA219) – CSG Kourou, ELA3 – ATV-5 ‘Georges Lemaître’
27 Jul (????:??) – CZ-3B/G2 Chang Zheng-3B/G2 – Xichang, LC2 – ZX-M Zhongxing-M ‘Chinasat-M’ (中星M)