Falcon Heavy da SpaceX assume o comando do USSF-44 em seu primeiro voo em três anos

O foguete operacional mais poderoso do mundo, o Falcon Heavy da SpaceX, subiu aos céus da Flórida pela primeira vez em mais de três anos em 1º de novembro para a missão USSF-44, e a Força Espacial dos EUA contratou uma carga secreta e compartilhamento de voos pelo menos um satélite.

A decolagem ocorreu no horário às 9h41 EDT (13:41 UTC) do Complexo de Lançamento 39A (LC-39A) no Centro Espacial Kennedy. Várias horas depois, a Força Espacial dos EUA confirmou que a missão foi um sucesso.

Nesta missão, o foguete Falcon Heavy atingiu um novo marco em seu quarto vôo. Esta foi a primeira missão direta do Falcon Heavy e da SpaceX à órbita geoestacionária (GEO). Para alcançar esse caminho direto para o GEO, o estágio superior do Falcon Heavy passou por uma fase costeira de várias horas entre as queimas de entrada GTO e GEO.

Tradicionalmente, a maioria das missões, incluindo os voos do Falcon 9, enviam cargas úteis direcionadas à órbita geoestacionária para uma órbita de transferência geoestacionária (GTO). Isso permite que a espaçonave se impulsione em sua órbita final e, finalmente, em órbita geossíncrona a mais de 35.200 km (22.000 milhas) acima da Terra no lugar do veículo de lançamento.

A bordo estavam pelo menos duas naves espaciais diferentes: TETRA-1 e outro satélite desconhecido. Havia a possibilidade de cargas secretas adicionais a bordo, mas os detalhes exatos não foram revelados antes da decolagem.

O TETRA-1 foi projetado e construído pela Millennium Space Systems, uma subsidiária da Boeing. Concluído em 2020, o TETRA-1 é um pequeno satélite construído para várias missões de prototipagem dentro e ao redor do GEO. O TETRA-1 foi o primeiro protótipo premiado sob o alvará da Autoridade de Outras Transações (OTA) da Força Espacial dos EUA do Centro para Sistemas Espaciais e de Mísseis. A espaçonave é baseada na linha de produção de pequenos satélites da classe ALTAIR. É o primeiro satélite ALTAIR qualificado pela GEO para operações.

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A missão, originalmente comprada como AFSPC-44 para a Força Aérea dos EUA, custou quase US$ 150 milhões em 2019 e estava programada para decolar o mais tardar no quarto trimestre de 2020. No entanto, a missão enfrentou vários atrasos como resultado do que as autoridades chamaram de Payload “Standby.” Os problemas de prontidão exatos não foram divulgados publicamente.

O satélite TETRA-1 está em construção antes de seu voo no Falcon Heavy. (crédito: Millennium Space Systems)

O foguete Falcon Heavy da SpaceX consiste em três propulsores em seu primeiro estágio: um propulsor central e de dois lados. Cada um tem nove motores Merlin-1D, a mesma quantidade que os motores Falcon 9 convencionais, e enquanto os boosters laterais podem ser convertidos para uso como Falcon 9s, o núcleo central é otimizado para suportar as forças de decolagem que vêm com o contato dos boosters laterais e não pode ser convertido.

Esta missão usou três novos boosters. Boosters laterais, B1064 e B1065, Ele pousou nas Zonas de Aterrissagem 1 e 2 (LZ-1 e LZ-2) na Estação da Força Espacial de Cabo Canaveral. Em 2021, as autoridades anunciaram inicialmente que esses reforços pousariam em duas barcaças flutuantes. No entanto, foi recentemente alterado para o perfil de retorno ao local de lançamento (RTLS), resultando em pousos quase simultâneos em LZ-1 e LZ-2.

Como resultado do difícil perfil de lançamento, o núcleo do novo centro, B1066, foi esgotado após completar sua missão.

No minuto T-50, o primeiro estágio começou a ser preenchido com RP-1, uma forma refinada de querosene. Após cerca de cinco minutos, começou a primeira fase de enchimento de oxigênio líquido (LOX). O primeiro estágio, incluindo o núcleo e os reforços laterais, continha aproximadamente 287.000 kg de LOX e 123.000 kg de RP-1 na íntegra.

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No T-35 minutos antes da decolagem, o segundo estágio começou a receber o RP-1, seguido pelo carregamento do LOX aproximadamente 17 minutos depois.

Nos minutos do T-7 até a decolagem, 27 motores Merlin 1D foram resfriados antes da ignição. Pouco antes do minuto T-1, os computadores de bordo do Falcon Heavy assumiram o controle da contagem porque o veículo estava “na linha de partida”, seguido logo depois pelos tanques atingindo a pressão de vôo.

Pouco antes da decolagem, os 27 motores nos propulsores laterais e centrais iniciaram uma ignição escalonada assistida por TEA/TEB. Quando todos os motores atingem a potência máxima, o veículo é validado. Com todos os regulamentos nominais, 5,1 milhões de libras de empuxo empurraram o carro para longe do LC-39A.

Menos de um minuto após o lançamento, o Falcon Heavy atingiu o Max-Q, quando o veículo resistiu às forças dinâmicas máximas durante o voo.

Todos os 27 motores continuaram a queimar até cerca de dois minutos e meio após a decolagem, quando ambos os propulsores laterais foram cortados, seguidos por uma separação segundos depois. Esses boosters então realizaram uma manobra para se virar antes de realizar uma segunda queima, chamada de queima de reforço, que colocou B1064 e B1065 em seu curso para retornar ao LZ-1 e LZ-2.

Após cerca de três minutos e meio de vôo, o propulsor central desligou seus nove motores antes de se desprender do segundo estágio. Em seguida, o motor de segundo estágio Merlin Vacuum (MVac) partiu em um processo conhecido como Second Engine Start (SES-1). Logo, metade da carga útil, que estava protegendo a carga útil do USSF-44 antes do veículo entrar no espaço, quebrou e caiu de volta à Terra para recuperação.

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Enquanto isso, pouco mais de sete minutos após a decolagem, os dois propulsores laterais começaram a queimar sua entrada quando encontraram a atmosfera da Terra novamente. Isso os coloca no caminho certo para uma última queima de cada reforço lateral, conhecido como queima de pouso. Esta retirada final desacelerou os veículos até que cada um pousasse suavemente em LZ-1 e LZ-2 segundos de intervalo, completando sua missão cerca de oito minutos e meio após a primeira decolagem a alguns quilômetros de distância.

Esses pousos marcaram os 150º e 151º pousos bem-sucedidos da SpaceX do Falcon 9 e do Falcon Heavy.
Enquanto isso acontecia, a segunda etapa completou sua primeira queima cortando o segundo motor (SECO-1). O próximo passo envolveu uma segunda re-iluminação, empurrando o segundo estágio e cargas úteis para um ponto de pico próximo a uma altitude geoestacionária de 35.786 km (22.236 mi).

O Falcon Heavy é visto durante a inicialização do LC-39A, mostrando a barra cinza no tanque do estágio superior do RP-1. (crédito: Sawyer Rosenstein para NSF)

Neste ponto, o carro entrou na fase de costa estendida. Uma camada especial de tinta cinza no tanque de segundo estágio do RP-1, que foi aplicada antes do lançamento, garantiu que o RP-1 não congelasse durante o longo intervalo entre as queimaduras no carro.

Após o estágio costeiro de várias horas, um relé final, SES-3, ajudou a girar a órbita antes que os satélites fossem implantados. O segundo estágio entrará em uma órbita de cemitério longe dos satélites recém-implantados.

A missão foi o 50º lançamento orbital da SpaceX este ano, um recorde para a empresa e o quarto lançamento do Falcon Heavy de todos os tempos. Apesar da lacuna dos últimos três anos, o manifesto de lançamento do Falcon Heavy continua ocupado, com lançamentos militares, civis e comerciais programados para os próximos anos.

(Imagem principal: lançamento do Falcon Heavy na missão USSF-44. Crédito: Stephen Marr para NSF)

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