Starliner

Espaçonave da Boeing para tripulação comercial

Espaçonave em vista isométrica

Starliner: O CM (módulo de comando) pode ser configurado internamente para transportar até sete tripulantes e assentos vazios substituídos por carga do cliente. O SM (módulo de serviço) apresenta um inovador sistema que usa tanques comuns para fornecer propelente hipergólico para o controle de reação em órbita – Reaction Control System (RCS) – e para um propulsor Launch Abort Engines (LAE). Para abortar, os propulsores são pressurizados a aproximadamente 1000 psia, alimentando o motor de alto impulso Pratt e Whitney Rocketdyne (derivado de motores BANTAM). Esse uso exclusivo de um sistema de armazenamento de propelente comum reduz a massa total e fornece esse propelente para dar impulso extra para uma estação espacial (reboost) ou para maior flexibilidade operacional; O sistema de interrupção é projetado para fornecer cobertura total no lançamento sem zonas de exclusão comumente referidas como “zonas negras”.

Durante o lançamento, o Sistema de Detecção de Emergência (EDS) do Atlas V monitorará de perto o desempenho do foguete. Se algo der errado durante um voo com tripulação, o sistema poderá comandar um aborto, se necessário. No entanto, o sistema EDS estará em modo passivo durante o voo de teste OFT – o que significa que não será capaz de executar um aborto durante essa missão de teste.

Foguete separado em seus componentes

Isso é para garantir que o sistema EDS não interfira com os outros aspectos da missão, caso seja acionado erroneamente. Depois de validado o EDS durante o OFT não-tripulado, ele estará pronto para uso ativo em futuros vôos tripulados.
Depois que o Starliner atingir a órbita durante o OFT, ele tentará sua primeira acoplagem na Estação Espacial Internacional. A espaçonave permanecerá na estação por alguns dias antes de se desengatar e retornar à Terra.

A- Módulo de Comando; B- Módulo de Serviço; 1-coifa do nariz; 2-seção ‘apex’ ejetavel; 3- escotilha de aceso do modulo de comando; 4-motores de atitude; 5- airbags; 6- escudo de calor principal; 7- colar de acoplagem; 8 – morteiros e ejetores dos paraquedas e seus compartimentos; 9-vigia; 10- umbilical; 11-radiador/casco externo do módulo de serviço; 12-motores de controle de atitude; 13-tanques de propelente e pressurização; 14-motores de roll (rolagem); 15- tubeiras dos motores de escape; 16- segmentos do painel solar

Os astronautas da Starliner da Boeing usam o escafandro Boeing Blue, que apresenta um capacete interno, a ser usado dentro do gorro inflável, quase do mesmo modo que os astronautas da Gemini 7 usavam em seus trajes G-5C, em 1966.

Configuração do Boeing CST-100 Starliner com o foguete lançador Atlas V N22

  • 1. CST-100 Starliner
  • 2. Adaptador frontal do estágio Centauro
  • 3. Adaptador para fixar a espaçonave
  • 4. Aeroskirt (saia aerodinâmica)
  • 5. estágio Centauro
  • 6. Tanque de Combustível do Centauro (LH2)
  • 7. Antepara Comum
  • 8. Tanque do Oxidante do Centauro (LO2)
  • 9. Motores duplos do Centauro (RL10)
  • 10. Adaptador interestágio
  • 11. Tanque do Oxidante (LO2)
  • 12. Foguete Comum Central (Common Core Booster)
  • 13. Estrutura Isogrelha (Isogrid)
  • 14. cone do nariz
  • 15. Foguete auxiliar de propelente sólido (SRB)
  • 16. Tanque de combustível querosene (RP-1)
  • 17. Linha de alimentação do Oxidadante (LO2)
  • 18. Motor SRB de combustivel sólido19. Motor RD-180
  • 20. Cone da tubeira do SRB

Embora os motores e sistemas de cancelamento em si não sejam necessários para o próximo Teste de Voo Orbital (OFT), a questão do pára-quedas observada hoje poderá resultar em um novo atraso para a missão – que está sendo planejada para até 17 de dezembro. 2019.Declaração da NASA (parcial, relacionada a pára-quedas): A nave CST-100 Starliner da Boeing completou um marco crítico de segurança na segunda-feira em um teste de ponta a ponta de seu sistema de abortamento. Embora projetada com três pára-quedas, duas aberturas [dos paraquedas] com sucesso são aceitáveis ​​para os perímetros de teste e a segurança da tripulação. Depois de um minuto, o escudo térmico foi solto e os airbags inflados, e o Starliner pousou no chão sob seus pára-quedas.Declaração da Boeing (completa): O teste de abortamento de hoje foi um marco para a equipe do CST-100 Starliner, para a NASA e para o voo espacial triuplado americano. Analisaremos os dados para determinar como todos os sistemas foram executados, incluindo a sequência de abertura do paraquedas. Tivemos uma anomalia de abertura , não uma falha de pára-quedas. É muito cedo para determinar por que os três paraquedas principais não foram desfraldados, no entanto, ter dois dos três abertos com sucesso é aceitável para os parâmetros de teste e a segurança da tripulação. No momento, não esperamos nenhum impacto em nosso Teste de vôo orbital programado para 17 de dezembro. No futuro, faremos todo o necessário para garantir voos orbitais seguros com a tripulação.O teste:O sistema de 48 propulsores orbitais de manobra e controle de atitude (OMACS) e quatro motores de cancelamento de lançamento (LAEs) foi testado com sucesso no início deste ano, depois de um redesenho obrigatório após uma falha do sistema de cancelamento no ano passado.”O Pad Abort Test é um dos últimos marcos importantes da Starliner antes do voo da tripulação e também é o primeiro voo de teste do programa”, observou a Boeing.”A missão é uma parte crucial da coleta de dados para a certificação de voo de tripulação, e o principal objetivo deste voo de teste é demonstrar a funcionalidade de ponta a ponta do sistema integrado de cancelamento de lançamento da Starliner”.Cada um dos quatro motores LAE produz um impulso de 20,000 kg e será o principal elemento propulsor de emergência de qualquer Starliner na plataforma de lançamento ou durante um voo de baixa altitude no topo do Atlas V.

Vista lateral-traseira mostrando os motores de resgate de emergência e o painel solar

Custos

A Boeing afirmou em 18 de novembro de 2019 que um relatório divulgado na semana passada pelo Escritório do Inspetor-Geral da NASA (OIG) sobre o programa de tripulação comercial, incluindo alegações de que a empresa considerou se retirar do programa, era impreciso.Em um longo comunicado , a Boeing relacionou uma série de declarações no relatório do IG de 14 de novembro que concluiu que a NASA pagou em excesso a Boeing centenas de milhões de dólares pelo trabalho na espaçonave CST-100 Starliner, incluindo reivindicações de funcionários não identificados da NASA de que os pagamentos eram necessários “para garantir que o contratado continuasse como um segundo fornecedor de transporte de tripulação”.”A Boeing fez investimentos significativos no programa Tripulação Comercial, e estamos totalmente comprometidos no CST-100 Starliner e manter a Estação Espacial Internacional tripulada e operacional”, afirmou a empresa. “Qualquer implicação que alguma vez tenhamos vacilado em nossa participação na tripulação comercial é falsa.”Essa declaração foi uma das várias refutações das conclusões feitas no relatório do IG, focada na decisão da NASA de fornecer à Boeing US $ 287,2 milhões por “flexibilidades adicionais” em seu trabalho de tripulação comercial para solucionar uma possível lacuna no acesso da tripulação. O relatório concluiu que outras abordagens para lidar com essa lacuna, incluindo a compra de assentos na Soyuz, tornaram desnecessários US$ 187 milhões desse financiamento adicional.”Ao contrário da conclusão do relatório do IG, a Boeing afirma que os benefícios em curto prazo e a flexibilidade no ajuste das datas de lançamento valem o preço mais alto da tabela”, rebateu a Boeing. “Reduzimos o prazo de lançamento em dois terços e dobramos a taxa de lançamento para um aumento geral de preços de apenas 5%.”A Boeing também discordou de um gráfico no relatório que estimava o custo por assento de astronautas no Starliner em US $ 90 milhões, mais alto que o custo estimado da SpaceX de US $ 55 milhões, bem como as compras de assentos da Soyuz pela NASA, que chegaram US $ 86 milhões por assento. As estimativas de custo da Boeing e da SpaceX, segundo o relatório, foram elaboradas considerando o valor total do contrato de cada empresa, subtraindo o custo de desenvolvimento da espaçonave e assumindo quatro astronautas em cada uma das seis missões operacionais que cada contrato cobre.”A Boeing rejeita a avaliação do preço médio dos assentos no relatório do IG”, respondeu a empresa. Argumentou que cada missão incluiria “o equivalente a um quinto passageiro em carga” que deveria ser levado em consideração. Isso reduziria o preço médio do assento para um pouco mais de US $ 70 milhões, ainda mais alto que o da SpaceX, mesmo que seu Crew Dragon não carregue o equivalente a um quinto passageiro em carga.A Boeing, no entanto, não divulgou um preço por assento específico para suas missões. “Por razões proprietárias e competitivas, a Boeing não divulga informações específicas sobre preços, mas estamos confiantes de que nosso preço médio de assento para a NASA estará abaixo do valor citado”.

Astronautas na cabine para testes em terra

O teste OFT-2

A Boeing anunciou em 6 de abril de 2020, que decidiu fazer um segundo voo de teste sem tripulação de seu veículo comercial de tripulação CST-100 Starliner ainda este ano para confirmar que corrigiu os problemas encontrados no voo de teste em dezembro passado. Uma segunda missão Orbital Flight Test – OFT parecia cada vez mais provável nos meses após a OFT original. Essa missão foi reduzida para dois dias e sem um acoplamento planejado na Estação Espacial Internacional devido a um problema de temporizador na espaçonave que a levou a ‘pensar’ que estava em uma fase diferente de seu voo imediatamente após a separação do estágio superior do Atlas 5 que a lançou.Uma investigação também revelou um problema no software do módulo de serviço da espaçonave, que poderia ter causado o colisão no módulo da tripulação depois que eles se separaram pouco antes da reentrada. O software foi corrigido apenas algumas horas antes da reentrada.A Boeing, antecipando a necessidade de refazer a missão, cobrou US $ 410 milhões em ganhos em janeiro. “É necessária a aprovação da NASA para prosseguir com um teste de voo com astronautas a bordo. Dada essa obrigação, estamos provisionados para outra missão não tripulada ”, disse Greg Smith, diretor financeiro da Boeing, em uma teleconferência de ganhos em 29 de janeiro.A NASA e a Boeing ainda estão trabalhando em um “cronograma agradável” para a segunda missão OFT, disse o porta-voz da Boeing, mas disse que a empresa espera fazê-lo no outono de 2020. Isso significaria que viria após a demonstração da SpaceX com o vôo de teste tripulado de sua nave Crew Dragon, atualmente programada para não antes da segunda metade de maio. Se essa missão cumprir o cronograma e for um sucesso, a NASA provavelmente lançará a primeira missão operacional do Crew Dragon, Crew-1, no final do verão.Drelling também disse que a Boeing usará a Starliner chamada “Spacecraft 2” para a segunda missão OFT. Essa nave foi originalmente programada para realizar o Teste de Voo de Tripulação.

A NASA acabou de adicionar mais uma astronauta, Jeannette Epps, à tripulação do primeiro vôo operacional do sistema de tripulação comercial Starliner da Boeing. Mas a agência agora revelou que o vôo não ocorrerá até dezembro de 2021. O concorrente da Boeing, SpaceX, está se preparando para sua primeira missão operacional daqui a 2 meses, mas a Boeing não atingirá essa marca por mais 16 meses.A Boeing e a SpaceX estão desenvolvendo sistemas de transporte para tripulações de e para a estação espacial internacional – ISS – por meio de parcerias público-privadas com a NASA. As empresas possuem os veículos – Starliner da Boeing e Crew Dragon da SpaceX – e podem oferecer serviços a qualquer cliente, mas para lançar astronautas para a NASA eles devem cumprir uma série de marcos contratuais para demonstrar que os sistemas são suficientemente seguros.A ISS tem sido permanentemente ocupada por equipes em rotação em “expedições” de 4 a 6 meses por quase 20 anos e as operações devem continuar nos próximos anos. A NASA teve que contar com a Rússia para transportar tripulações desde que o ônibus espacial dos EUA foi encerrado em 2011. Os sistemas de tripulação comercial estão restaurando a capacidade da América de lançar pessoas em órbita. Dois marcos importantes no desenvolvimento dos sistemas da tripulação comercial são um teste de voo sem tripulação e um teste de voo com tripulação para a ISS. Depois disso, a NASA os certificará para missões operacionais de rotina. A SpaceX completou seu teste de vôo, Demo-1, em março de 2019. O teste de vôo com tripulação, Demo-2, foi feito em 2020. Os astronautas da NASA Doug Hurley e Bob Behnken foram lançados em 30 de maio, chegaram na ISS em 31 de maio e passaram cerca de dois meses a bordo da ISS antes de aterrissar no Golfo do México em 2 de agosto. A revisão de certificação foi feita e já foram feitas quatro missões operacionais para a ISS. O teste da Boeing, Orbital Flight Test (OFT), foi lançado em 20 de dezembro de 2019, mas teve um sucesso apenas parcial. Ele alcançou a órbita e pousou com segurança dois dias depois, mas erros de software o impediram de chegar à ISS e a aterrissagem poderia ter sido catastrófica se um outro erro de software diferente não tivesse sido descoberto e corrigido a tempo.Uma Equipe de Revisão Independente (IRT) conjunta da Boeing-NASA fez 61 recomendações sobre como consertar os problemas de software e outras recomendações, um total de 80 ações no total. Em abril, a Boeing decidiu consultar novamente o OFT para demonstrar que os problemas foram corrigidos. Funcionários da NASA vêm dizendo há meses que esperam o OFT-2, até o final do ano e o vôo de teste com tripulação na primavera de 2021. Em uma postagem em 28 de agosto, a NASA disse que a Boeing implementou cerca de 75% das 80 ações propostas e revelou datas explícitas: OFT-2 em dezembro de 2020 (este voo foi realizado apenas em maio de 2022); Crew Flight Test (CFT) em junho de 2021 (atrasado para o fim de 2022 ou inicios de 2023); e o primeiro voo operacional, Starliner-1, no “final de dezembro de 2021” (agora adiado para 2023). Como de costume, a NASA se refere a todas essas datas como “não anteriores a”. Isso significa um total de dois anos entre o primeiro teste de vôo sem tripulação e a primeira missão operacional: 12 meses entre OFT-1 e OFT-2, seis meses entre OFT-2 e CFT e outros seis entre CFT e Starliner-1. A SpaceX levou 17 meses: 14 meses entre a Demo-1 e a Demo-2, experimentando suas próprias anomalias (no solo, e não no espaço) no meio, e três meses entre o final da Demo-2 e da Crew-1. As Parcerias Público-Privadas são contratos a preço fixo. A Boeing e a SpaceX receberam US $ 4,2 bilhões e US $ 2,6 bilhões, respectivamente, em 2014.Embora denominado preço fixo, o valor pode ser ajustado em determinadas circunstâncias. Em novembro de 2019, por exemplo, o Inspetor Geral (IG) da NASA informou que pagou à Boeing um adicional de US $ 287,2 milhões por quatro dos seis voos operacionais que a NASA prometeu comprar como parte do negócio. O IG concluiu que pagou a mais $ 187 milhões por esses voos. O IG também calculou que a NASA pagará à Boeing significativamente mais por assento do que à SpaceX: US $ 90 milhões contra US $ 55 milhões. A Rússia está cobrando da NASA cerca de US $ 83 milhões por assento no Soyuz.A NASA planeja lançar quatro pessoas em cada vôo operacional da SpaceX e Boeing, mas menos nos vôos de teste. O Demo-2 da SpaceX tinha dois. O CFT da Boeing terá três: Mike Fincke e Nicole Mann da NASA e Chris Ferguson da Boeing (um ex-astronauta da NASA). Três astronautas da NASA foram designados até agora para o Starliner 1, a primeira missão operacional: Suni Williams, Josh Cassada e Epps. Um quarto presumivelmente será adicionado mais tarde, talvez de um dos países parceiros da ISS. A NASA é responsável pelo transporte não apenas para seus próprios astronautas, mas também da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA), da Agência Espacial Europeia (ESA) e do Canadá, nos termos do Acordo Intergovernamental (IGA) que rege a estação multinacional. Três astronautas da NASA e um da JAXA voarão na missão operacional Crew-1 da SpaceX. A NASA também está planejando voar com cosmonautas russos nos sistemas dos EUA e continuar a voar seus astronautas na Soyuz para garantir que as tripulações recebam treinamento cruzado em todos os veículos que ficarão acoplados na ISS.

Para o lançamento da nave Starliner, a Boeing e a ULA projetaram uma estrutura para acesso dos astronautas ao foguete no já existente Space Launch Complex-41. A montagem de treliça de metal é modular, de modo que grandes seções fossem construídas longe da plataforma e, em seguida, transportadas em caminhões e empilhadas, permitindo que fosse concluída enquanto foguetes Atlas V não tripulados eram lançados da torre de serviço original . Demorou cerca de 18 meses para erguer essa estrutura. Esta foi a primeira construção desse tipo no Cabo desde os anos 60. A estrutura de acesso da tripulação se destaca visualmente no SLC-41, em grande parte porque o complexo de lançamento é um projeto de “plataforma limpa” com apenas um suporte rígido de concreto armado e quatro torres de para-raios à sua volta. Cerca de 550 metros ao sul está o Centro de Integração Vertical (VIF), que abriga os guindastes e plataformas de trabalho usados ​​para montar os foguetes Atlas V. Uma Crew Access Tower , ou torre de acesso à tripulação (CAT) foi adicionada à torre original, para permitir que os astronautas entrassem na espaçonave no topo do foguete Atlas V.
Todo este trabalho foi feito de acordo com um relatório intitulado “Launch Vehicle Man Rating” (NASA 410-24-13-1) que identifica elementos-chave para a aprovação de sistemas de um sistema de lançamento tripulado: “Implementação de design, garantia de qualidade e procedimentos de verificação para atingir o nível mais alto possível de confiabilidade do veículo” e “Projeto de detecção de emergência e sistemas de implementação de aborto para garantir a segurança da tripulação em caso de mau funcionamento do veículo”
Embora a plataforma tenha suportado espaçonaves e sondas anteriores, as demandas para manusear uma cápsula que transportará astronautas são maiores. Por exemplo, o foguete não pode ser transportado para a plataforma e abastecido enquanto os astronautas estão a bordo. As considerações de segurança também exigiam uma maneira de se afastar do foguete rapidamente no caso de uma emergência antes da decolagem. Uma das características mais interessantes da torre é que, em caso de emergência, os astronautas caminhariam através de “paredes de água” aspergidas pelo sistema de supressão de incêndio da estrutura. Enquanto isso, as tripulações de vôo e equipes de apoio em terra evacuariam a área por meio de um sistema de escape que foi adicionado à torre. Este sistema deve permitir que o pessoal saia da torre em “menos de um minuto” para a segurança de um carro especial blindado de evacuação. De certa forma, esta torre representa um “retorno ao começo” para a NASA. Desde o vôo da Apollo 8 em 1968, excluindo as missões decolando do Cosmódromo Baikonur na Rússia, os astronautas voaram do Complexo de Lançamento 39 A e B do Centro Espacial Kennedy.
As equipes de construção começaram a montar a torre com as primeiras sete patamares de metal sendo montadas a 6 km de distância da SLC-41. A plataforma original foi construída sobre uma fundação de concreto reforçado. Escadas, bandejas para cabos e a blindagens foram incluídas na estrutura quando ela foi construída – com cada nível da torre feito para caber um em cima do outro. Este método manteve a construção necessária no SLC-41 a um mínimo; isso foi importante porque o SLC-41 é atualmente a plataforma de lançamento mais ativa em Cabo Canaveral, com muitos lançamentos já ocorrendo no local histórico e muitos ainda programados para acontecer.
Elevadores, linhas de dados e outros componentes críticos da torre foram instalados. Quando tudo foi feito, estimou-se que a Crew Access Tower pesava 438.170 kg.
Numa parceria com a Terra-Nova, uma empresa que projeta e constrói tirolesas para uso recreativo, um produto modificado e pronto para uso foi projetado e construído para atender às necessidades de um sistema de escape da tripulação a custos reduzidos, mantendo a confiabilidade e segurança. Os cabos de saída estão situados no nível 12 da Torre de Acesso da Tripulação, 52,42 metros acima do convés da plataforma e permitirão que a tripulação evacue o CAT rapidamente para uma zona de pouso a 408,4 metros do veículo de lançamento.
O sistema de emergência pode acomodar até 20 pessoas, incluindo tripulação de solo e tripulação de vôo. A ULA observou que a Terra-Nova, LLC (fabricantes do ZipRider Hybrid) ofereceu um sistema de escape desenvolvido comercialmente com base em seus designs patenteados “prontos para uso”. O ZipRider foi facilmente adaptável às necessidades específicas do ULA, oferecendo um registro de segurança incomparável e com um melhor custo geral. Uma pessoa leva apenas 30 segundos para atingir a velocidade máxima de 64,37 km / h. Os indivíduos em fuga controlam sua velocidade liberando pressão nas alças, com a capacidade de deslizar até uma parada suave na zona de pouso. Existem 9 metros de molas em cada cabo localizado na área de aterrissagem para reduzir gradualmente a velocidade da pessoa caso ela se esqueça de frear. A Terra-Nova instalou um sistema de treinamento localizado ao norte do CAT para as tripulações praticarem antes do sistema operacional.

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