Artemis I: alguns satélites ‘acompanhantes’ serão lançados com baterias descarregadas

Demora na preparação do foguete SLS compromete missões

Técnicos inspecionam alguns dos satélites montados no adaptador que liga a nave espacial Orion ao estágio superior. Os pequenos satélites são acondicionados em caixas, os dispensadores, que se abrem e, através de um macanismo de molas, os lançam para fora dos conteineres na hora predeterminada

Os dez cubesats que “pegam carona” para o espaço profundo no foguete SLS que será lançado na próxima segunda-feira, 22 de agosto de 2022, prometem novas descobertas sobre a Lua, clima espacial e asteróides. Mas algumas das pequenas espaçonaves serão lançadas com suas baterias apenas parcialmente carregadas depois de ficarem dentro da carcaça do adaptador por mais de um ano. Retraídos para o lançamento, os cubesats são do tamanho de uma grande caixa de cereal. Eles são armazenados dentro de dispensadores montados no adaptador em forma de anel que fica logo abaixo da nave Orion.
O lançador gigante está pronto para decolar do Centro Espacial Kennedy em um voo para a Lua. O objetivo principal da missão, a Artemis I, é testar o novo foguete e a nave antes de futuros voos com tripulação. A NASA está usando o excesso de capacidade do novo foguete de carga pesada para lançar os pequenos cubesats, uma classe de satélites diminutos que proliferaram em órbitas próximas à Terra para missões de sensoriamento remoto e comunicações. Os cientistas estão ansiosos para usar o design relativamente barato para realizar missões mais distantes. “A Artemis I testará nossa nave espacial e equipamento que usaremos para levar astronautas à Lua”, disse Jacob Bleacher, cientista-chefe de exploração da NASA. “Além disso, nos permitirá testar o uso de cargas úteis secundárias de cubesats que podem ser lançados além da órbita baixa.”

O estágio superior ICPS, derivado do programa de foguetes Delta IV da United Launch Alliance, acionará seu motor RL10 para colocar a Orion e os satélites científicos “de carona compartilhada” em uma trajetória em direção à Lua. A Orion será separada do estágio superior um pouco mais de duas horas após a decolagem, e então os cubesats também se separarão, um por um, nas horas seguintes.

Os cubesats que viajam na missão Artemis I estão guardados dentro do Orion Stage Adapter, localizado logo abaixo da nave espacial no foguete. Aqui, a localização do cone do adaptador no foguete

As cargas úteis deste ‘compartilhamento de viagem’ (em ingles, ‘rideshare’) estão armazenadas dentro de dispositivos ejetores no Orion Stage Adapter, a interface que conecta o foguete-transportador com a nave espacial. O adaptador foi ‘empilhado’ (‘montado sobre’) no foguete em outubro passado dentro do Vehicle Assembly Building no Kennedy Center. Os próprios cubesats foram embalados dentro de seus ejetores antes disso. Nove dos satélites foram instalados no adaptador em julho passado, e a carga útil final do ‘ridehsare’ foi adicionada em setembro. Naquela época, o início da missão era esperado no final de 2021 ou início de 2022. Acontece que o lançamento atrasou mais de meio ano, com a data agora prevista para dia 29. Os atrasos fizeram com que alguns funcionários se preocupassem com a carga de bateria dos cubesats. Cinco dos dez tiveram suas baterias recarregadas, enquanto as outras não o foram devido a restrições de projeto e acesso. Em pelo menos um caso, os responsáveis optaram por não recarregar a bateria de um deles. Alguns destes cubesats sem carga de bateria podem funcionar uma vez expostos à luz do Sol, através de suas baterias solares.

Disposição dos dispensadores dos satélites no anel do adaptador

“Havia vários que podiam serem recarregados e vários que simplesmente não tinham essa capacidade quando foram empilhados”, disse Bleacher. “Neste ponto, é difícil recarregar esses cubesats. Então, estamos tentando trabalhar nos preparativos e deixar o SLS pronto para voar. Essa é a melhor coisa que podemos fazer neste momento.
“O objetivo principal aqui é pilotar o SLS e a Orion e verificar o sistema, certificar-se de que funcionará e está pronto para a Artemis II, quando teremos nossos astronautas a bordo”, disse Bleacher. “Se lançarmos o SLS no final deste mês ou início de setembro, esperamos que todos tenham a oportunidade de voar.” “Estamos no ponto em que estamos nos preparando para o voo”, disse Mike Sarafin, gerente da missão na NASA. “O restante desses cubesats, com base em análises, acreditamos ter carga suficiente para realizar uma missão. Alguns podem realmente precisar recarregar depois de serem ejetados, depois de ganharem energia por meio de seus painéis solares. Mas acreditamos que cada um deles tem uma missão. “Dito isso, os cubesats são de custo relativamente baixo”, disse Sarafin. “Eles têm níveis relativamente baixos de redundância e uma taxa de falha relativamente alta, então prevemos que um ou mais deles não sejam bem-sucedidos em sua missão apenas devido à natureza deles próprios.”

A NASA selecionou 13 missões cubesat para lançar no primeiro voo do SLS em 2016 e 2017. Naquela época, a agência disse que esperava que o primeiro voo fosse lançado no final de 2018. Mas três dos satélites enfrentaram problemas que os fizeram perder a chance no Artemis I. Os dez cubesats que chegaram à fase final para Artemis I foram:

• BioSentinel: Este projeto é liderado pelo Centro de Pesquisa Ames da NASA na Califórnia e investigará os efeitos da radiação do espaço profundo em organismos vivos. O cubesat transporta células de levedura seca em cartões microfluídicos, que permitem que os microrganismos sejam reidratados após o BioSentinel atingir o espaço profundo.

Lunar IceCube

• Lunar IceCube: Esta missão, liderada pela Morehead State University em Kentucky, orbitará a Lua com um espectrômetro infravermelho para investigar a presença de água e moléculas orgânicas na superfície lunar e na exosfera lunar. Este satélite não foi recarregado antes do lançamento. “Estes são alguns dos cubesats mais complexos já produzidos”, disse Ben Malphrus, investigador principal da missão Lunar IceCube. “Para atingir os níveis de desempenho necessários para fazer pesquisa, tivemos que ir além. Tivemos que correr riscos e os engenheiros equilibraram esses riscos com os recursos do projeto. E isso se resume a um pouco de aposta.” Malphrus disse que mais de 50 estudantes trabalharam na missão ao longo de mais de cinco anos de desenvolvimento. “Para mim, isso é realmente como um terceiro filho”, disse Hardgrove. “Enviá-lo para a Lua e vê-lo ter uma chance de completar sua missão é realmente uma coisa especial.”

• NEA Scout: A missão NEA Scout ejetará uma vela solar para se guiar até um sobrevoo com um pequeno asteroide. O satélite foi desenvolvida pelo Jet Propulsion Laboratory da NASA e pelo Marshall Space Flight Center.

• LunaH-Map: O Lunar Polar Hydrogen Mapper, desenvolvido na Arizona State University, mapeará o conteúdo de hidrogênio de todo o Pólo Sul da Lua, inclusive dentro de regiões permanentemente sombreadas em alta resolução, de acordo com a NASA. Este satélite não foi recarregado. Craig Hardgrove, investigador principal da missão, disse que os engenheiros do foguete não estavam “confortáveis” com a recarga dos cubesats enquanto estavam empilhados no veículo de lançamento. Ele disse que os dados sobre o estado de carga das baterias do seu satélite, no entanto, sugerem que a missão “deve estar em uma posição muito boa” se a missão decolar no final de agosto ou início de setembro.

• CuSP: O cubesat para estudar Partículas Solares, ou CuSP, orbitará o Sol no espaço interplanetário. Desenvolvido pelo Southwest Research Institute, o CuSP observará partículas e campos magnéticos que se afastam do sol antes de chegarem à Terra, onde podem desencadear tempestades geomagnéticas e outros eventos climáticos espaciais. Este satélite também não foi recarregado.

LunIR

• LunIR: Desenvolvido pela Lockheed Martin, a missão Lunar Infrared Imaging realizará um sobrevoo da Lua para coletar imagens térmicas da superfície. A missão também demonstrará as tecnologias cubesat no espaço profundo. Este também não foi recarregada.

• Team Miles: Este cubesat desenvolvido de forma privada testará um sistema de propulsão de plasma em miniatura no espaço profundo. A missão Team Miles é uma parceria entre a Miles Space e a Fluid & Reason LLC, duas empresas sediadas na Flórida. Também não recarregado antes do lançamento.

• EQUULEUS: O satélite 6U EQUilibriUm Lunar-Earth point 6U viajará para o ponto L2 Lagrange Terra-Lua além do outro lado da Lua. Desenvolvida pela Agência de Exploração Aeroespacial do Japão e pela Universidade de Tóquio, a missão fará imagens da plasmasfera da Terra, observará impactos no lado oculto lunar e demonstrará manobras de controle de trajetória de baixa energia perto da Lua.

• OMOTENASHI: A Outstanding MOon Exploration Technologies demonstrada pela missão NAno Semi-Hard Impactor, também desenvolvida pela JAXA e pela Universidade de Tóquio, tentará um pouso “semi-duro” na superfície da Lua usando um motor de foguete de propelente sólido.

• ArgoMoon: Esta missão usará um pequeno satélite para realizar manobras de proximidade ao redor do estágio superior do SLS após a ejeção do Orion Stage Adapter. O ArgoMoon, fornecido pela Agência Espacial Italiana em parceria com a empresa italiana Argotec, fará imagens de alta resolução do estágio superior para documentação histórica.

A missão Artemis I tem datas de lançamento de backup marcadas para 2 e 5 de setembro, mas teoricamente poderia ser lançada em qualquer dia de 2 a 6 de setembro, se não decolar em 29 de agosto. “Se estivermos abaixo do estado mínimo de carga necessário para inicializar nosso computador de voo, teremos dois painéis solares fechados depois que o dispensador nos expulsar para o espaço, para que esses dois painéis carreguem as baterias”, disse Hardgrove. “Supondo que as baterias não estejam esgotadas até o zero, devemos ser capazes de carregá-las em pouco tempo após a ejeção.
“Todos os cubesats estão em uma situação ligeiramente diferente”, disse ele. “Mas para o LunaH-Map, acho que devemos ficar tranquilos com o lançamento se aproximando.” Os gerentes encarregados da missão Team Miles acreditam que seu satélite está em boas condições. As baterias estão com cerca de 85% de carga, de acordo com Wesley Faler, líder da missão. “Tivemos a oportunidade de cobrar, mas optamos por não fazer isso”, disse Faler. “Há uma taxa de descarga tão baixa em nossas baterias que descobrimos que não há por que “balançar o barco” e introduzir a variável de recarga.” Os cientistas que lideram as missões de carona na Artemis I sabem que suas missões são arriscadas, pois poucos cubesats já se aventuraram no espaço profundo.

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