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Tudo Que Você Precisa Saber Sobre a Missão IM-1 Para a Lua

Um foguete Falcon 9 da SpaceX está pronto para lançar um módulo lunar para Intuitive Machines (IM) uma empresa de Houston, Texas. A missão, IM-1, verá o lançamento do primeiro módulo de pouso da classe IM Nova-C do Complexo de Lançamento 39A (LC-39A) no Centro Espacial Kennedy, na Flórida. As equipes estão atualmente planejando o lançamento em 15 de fevereiro às 1h05 ET (06h05 UTC), tendo eliminado a primeira tentativa de lançamento em 14 de fevereiro devido às temperaturas fora do nominal do metano antes do carregamento. Se o IM-1 pousar com sucesso na Lua, o IM se tornará a primeira organização comercial, e a primeira espaçonave americana em mais de 50 anos, a pousar com sucesso na superfície da Lua.

IM-1 é o primeiro de três voos do módulo de pouso da classe Nova-C, que foi projetado e desenvolvido sob o contrato de Serviços de Carga Útil Lunar Comercial (CLPS) da NASA para ajudar a apoiar a campanha Artemis da NASA e o desenvolvimento comercial na Lua.

O booster B1060-18 do Falcon 9 foi selecionado para o lançamento do IM-1 e foi colocado na plataforma de lançamento LC-39A em 7 de fevereiro com a espaçonave encapsulada na sua carenagem em preparação para um ensaio geral molhado. O booster não voa desde seu 17º vôo, durante o qual lançou a missão Starlink Group 6-18 em setembro de 2023. Ele voou pela primeira vez em 30 de junho de 2020, carregando um satélite GPS e possui o número de série mais antigo ainda em uso ativo. Após o lançamento, o B1060 realizará um pouso de retorno ao local de lançamento na Zona de Pouso 1 (LZ-1), que fica a apenas alguns quilômetros ao sul do LC-39A na Estação da Força Espacial do Cabo Canaveral.

Embora a SpaceX tivesse originalmente como meta o lançamento em 14 de fevereiro, há outras janelas de lançamento disponíveis nos dois dias seguintes. As janelas de lançamento são calculadas para garantir que a espaçonave chegue à Lua no início do dia lunar. O pouso está previsto para ocorrer em 22 de fevereiro, independentemente de qual das janelas de lançamento disponíveis for utilizada.

O módulo lunar da classe Nova-C para esta missão foi apropriadamente chamado de Odysseus em homenagem ao mítico personagem grego conhecido por sua longa e épica jornada e seu brilho intelectual, astúcia e versatilidade. A nomenclatura é apropriada, pois o Nova-C foi projetado com tecnologia de ponta, incluindo o primeiro sistema criogênico de propulsão de metano líquido e oxigênio líquido, também conhecido como metalox, para tentar um pouso lunar.

O IM-1 será o segundo vôo do programa Commercial Lunar Payload Services (CLPS) da NASA. A NASA comprou espaço para seis instrumentos científicos a um custo de pouco menos de US$ 118 milhões. A agência gastou cerca de US$ 11 milhões para projetar e construir os instrumentos.

Entre elas estão câmeras que ajudarão a criar uma representação 3D da poeira levantada no pouso, uma demonstração tecnológica que ajudará na precisão do pouso futuro e um sensor que usa ondas de rádio para detectar a quantidade de propelente dentro do módulo de pouso.

O uso de metalox para abastecer o módulo de pouso complicou o procedimento bem ajustado de “carregar e partir” do Falcon 9, durante o qual o abastecimento ocorre imediatamente antes do lançamento para manter o condicionamento ideal dos propulsores líquidos. Os propelentes criogênicos para a espaçonave dentro da carenagem também devem ser carregados o mais tarde possível, e a SpaceX, portanto, projetou e construiu conexões adicionais para o módulo de pouso a partir do transportador-eretor, que fornece conexões terrestres para o Falcon 9. IM indicou que foram realizados dois ensaios gerais para garantir o correto funcionamento das novas conexões. O abastecimento da espaçonave deve começar aproximadamente duas horas e meia antes da decolagem, de acordo com a SpaceX.

A escolha de um módulo de pouso movido a metalox foi porque a Intuitive Machines acredita que “é o futuro desta tecnologia”, disse Martin. Ele observou que a empresa realizou mais de 150 testes de disparo em dezenas de iterações do motor principal que alimenta o módulo de pouso Nova-C.

“Pegamos o motor que está naquela espaçonave, com aquela espaçonave, e o disparamos como um teste para provar que aquele motor acenderá no veículo”, disse Martin. “Fizemos diversas operações de enchimento para provar que podemos encher com oxigênio líquido e metano líquido e que podemos fluí-los nas taxas certas e acendê-los no momento certo. E pudemos testar a capacidade de aceleração do motor.

“Isso é extremamente importante porque, ao pousar na superfície da Lua, você perderá dois terços da massa com que começou. Você vai perdê-lo enquanto o queima. Então, você tem que ser capaz de desacelerar o motor para um nível muito mais baixo do que os 100% com os quais você começou.”

Após a decolagem, o Falcon 9 seguirá uma trajetória leste sobre o Oceano Atlântico. Dois minutos e 17 segundos após o lançamento, o propulsor se separará do segundo estágio, se reorientará e retornará para pousar em LZ-1. As carenagens serão separadas por três minutos e seis segundos de voo e cairão no Oceano Atlântico, onde serão coletadas por uma embarcação de apoio da SpaceX.

O segundo estágio do Falcon 9 queimará por cinco minutos e meio para levar a espaçonave a uma órbita terrestre de 185 x 60.000 quilômetros. Após cerca de 35 minutos de desaceleração, o segundo estágio realizará mais uma queima curta para impulsionar o Odysseus em uma Órbita Translunar (TLO) – uma trajetória que enviará o módulo de pouso para interceptar a órbita da Lua. A implantação da espaçonave ocorrerá 48 minutos e 24 segundos após o lançamento, quando o segundo estágio usará a força da mola para empurrar suavemente o módulo de pouso.

O Odysseus irá agora realizar tarefas de comissionamento autônomo e orientar suas células solares de plataforma superior em direção ao Sol. Uma vez com “energia positiva”, a nave fará o primeiro contato com os controladores de voo no Nova Control da IM, o centro da empresa para operações de missão lunar em Houston, Texas. Ele também determinará sua localização precisa usando a navegação no campo estelar.

Os controladores da IM irão então comissionar os sistemas criogênicos do motor e fazer um pequeno ajuste na trajetória do módulo de pouso para confirmar se o motor está funcionando conforme o esperado e fazer quaisquer ajustes de calibração necessários. O motor principal é capaz de acelerar e girar dentro de um anel de dois eixos e é complementado por propulsores do sistema de controle de reação de hélio a gás frio.

Odysseus fará três pequenas queimas de ajuste no caminho para a Lua, cada uma exigindo que a espaçonave se reoriente para a atitude de impulso antes de cada queima, retornando posteriormente à atitude de potência padrão.

A trajetória do TLO levará o IM-1 para trás da Lua, onde o motor principal realizará uma queima autônoma de injeção na órbita lunar para colocar o Odysseus em uma órbita lunar baixa quase circular de 100 quilômetros. Aqui, ao longo de 12 órbitas lunares, cada uma com duração aproximada de duas horas, os controladores realizarão verificações detalhadas de todos os sistemas da espaçonave antes de iniciarem a descida lunar.

O Descent Orbit Burn também ocorre de forma autônoma, no outro lado da Lua, e reduzirá a órbita da nave para 10 quilômetros acima do local de pouso. A embarcação então desce por uma hora antes do início da descida motorizada.

O motor principal do Nova-C foi projetado para queimar continuamente durante a descida motorizada. A aceleração e o giro são usados ​​para desacelerar o módulo de pouso em 1.800 metros por segundo, inclinando o módulo de pouso para assumir a atitude de pouso a 30 metros acima da superfície lunar antes de levar a nave a um pouso suave.

Durante a descida, o Odysseus é guiado por sensores de perigo para identificar a zona de pouso e selecionar um local de pouso seguro, nivelado e desimpedido. Unidades de medição inercial guiam a nave nos últimos 10 metros de descida, à medida que os sistemas visuais ficam cegos pela poeira levantada pelo escapamento do motor.

O local de pouso da missão é uma cratera conhecida como Malapert A, localizada a cerca de 300 quilômetros do pólo sul da Lua e perto do Maciço Malapert, uma zona de pouso candidata para a missão Artemis III da NASA.

O módulo de pouso Nova-C é um cilindro hexagonal com quatro metros de altura e 1,57 metros de largura em seis pernas de pouso com massa de lançamento de 1.908 kg. É capaz de transportar aproximadamente 100 quilos de carga útil até a superfície lunar e usa painéis solares para gerar 200 watts de energia.

Espera-se que as cargas úteis a bordo funcionem apenas enquanto a espaçonave receber luz solar, que ela converte em energia por meio de células solares. Espera-se que o frio extremo da noite lunar torne a electrónica inoperante, pelo que não se prevê que estes instrumentos acordem quando o Sol voltar a aparecer.

O IM-1 transporta cargas úteis para vários clientes – seis para a NASA sob CLPS e outros seis para parceiros comerciais. Uma das cargas comerciais é a Embry-Riddle Eaglecam, que é um dispositivo de vôo livre projetado para capturar as primeiras imagens em terceira pessoa de um pouso lunar. A Eaglecam será implantada a 30 metros acima da superfície lunar e fotografará o módulo de pouso enquanto ambos descem em direção à superfície. Este dispositivo foi projetado e construído em resposta a um desafio do fundador do IM, Steve Altemus, durante uma visita em 2019 à Embry-Riddle Aeronautical University, sua alma mater.

O Glenn Research Center da NASA forneceu uma das cargas úteis do CLPS, o Radio Frequency Mass Gauge (RFMG). Um fator importante do voo espacial é determinar exatamente quanto combustível resta em cada tanque da sua espaçonave. Isto é particularmente difícil na microgravidade, onde, a menos que seja fornecido impulso, os líquidos criogénicos tendem a revestir todas as superfícies internas dos tanques. O RFMG busca fornecer uma estimativa precisa dos níveis de combustível nos tanques das espaçonaves usando radiofrequências passadas pelos tanques e recebidas por meio de uma antena externa. Esta tecnologia foi testada no solo durante voos parabólicos e na Estação Espacial Internacional, mas este é o primeiro teste integrado realizado numa nave espacial a operar e a aterrar em microgravidade.

Outra carga útil CLPS da NASA irá fotografar e medir as interações pluma-superfície conforme o Odysseus pousa, informando projetos futuros de veículos de pouso, incluindo aqueles para Artemis. A carga útil comercial Eaglecam também testará um sistema experimental de remoção de poeira eletrostática para projetos de trajes espaciais.

Outras cargas científicas da NASA incluem instrumentos de navegação e testes de radioastronomia, e o instrumento Radio wave Observation at the Lunar Surface of the photoElectron Sheath (ROLSES), que medirá os níveis de plasma na superfície lunar ao redor do módulo de pouso, fornecendo mais dados ambientais para informar o projeto futuro de módulos de pouso, habitats e trajes espaciais.

A NASA e a IM esperam que o Nova-C tenha sucesso onde outros falharam, com as recentes tentativas de pouso lunar falhando – o Chandrayaan da Índia, o Beresheet de Israel e o Peregrine da Astrobotic – ou tendo sofrido grandes problemas no pouso – o SLIM do Japão.

O IM-1 é o primeiro de três voos Nova-C sob o contrato CLPS, com o planejamento para as próximas duas missões já em andamento.

Esta será a 301ª missão do Falcon 9, o 18º voo deste booster e a 15ª missão da SpaceX em 2024.

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