A era de foguetes reutilizáveis da China começa: especialistas analisam os destaques do primeiro voo do Changshi Yi.

7 de julho – Outro momento histórico da exploração espacial chinesa aconteceu no Mar da China Meridional. No dia 10, às 12h15, o foguete Longa Marcha 10B (doravante LM-10B) foi lançado do Centro de Lançamento Espacial Comercial de Hainan, colocando o satélite com sucesso na órbita predeterminada, marcando o êxito completo de sua missão inaugural. Seis minutos após a separação do primeiro e segundo estágios, o primeiro estágio retornou verticalmente e foi recuperado com sucesso, através do sistema de captura por rede, em uma plataforma de recuperação marítima a mais de 300 km do local de lançamento, completando com êxito a recuperação do primeiro estágio.

Segundo informações do Global Times, esta foi a primeira vez que a China implementou com sucesso a recuperação controlada do primeiro estágio de um foguete de lançamento, e também a primeira recuperação por rede de um foguete de lançamento no mundo. O LM-10B tornou-se o primeiro foguete de lançamento reutilizável da China a ser recuperado com sucesso. Isso marca um avanço histórico da China na tecnologia de foguetes reutilizáveis, estabelecendo uma base sólida para acelerar a capacidade de acesso ao espaço. A partir de agora, a exploração espacial chinesa entra na era da recuperação de foguetes.

Processo de recuperação repleto de tensão

Antes da missão inaugural, repórteres do Global Times viram de perto o LM-10B na posição vertical, com seu corpo robusto de cerca de 20 andares de altura e sete motores de grande empuxo dispostos lado a lado, evidenciando a dificuldade da primeira recuperação bem-sucedida.

Sabe-se que o LM-10B foi desenvolvido sob a liderança da Academia de Tecnologia de Veículos de Lançamento da China (CALT, na sigla em inglês), subordinada à Corporação de Ciência e Tecnologia Aeroespacial da China (CASC). O foguete tem diâmetro de 5 metros e adota uma configuração de dois estágios em série. O primeiro estágio usa o mesmo estado do primeiro estágio do LM-10A, com propelente de oxigênio líquido e querosene; o segundo estágio usa propelente de oxigênio líquido e metano. O empuxo total de decolagem é de cerca de 890 toneladas, o peso de decolagem é de cerca de 760 toneladas, o comprimento total do foguete inaugural é de cerca de 63 metros, e a capacidade de carga útil para órbita terrestre baixa (LEO) no estado reutilizável é de 16 toneladas.

"O diâmetro de 5 metros é o projeto predominante para foguetes de lançamento de grande porte, permitindo acomodar motores de maior empuxo e mais propelente, suportando a demanda por grande capacidade de transporte", disse o especialista em foguetes da CALT, Kan Lei, ao Global Times. Ele afirmou que o LM-10B pode atender às necessidades de implantação de constelações de internet via satélite de órbita baixa, lançamentos de grandes satélites comerciais e outras missões. No estado reutilizável, pode reduzir significativamente os custos de lançamento, oferecendo alta capacidade de transporte e boa relação custo-benefício.

Na missão inaugural, o LM-10B voou por 3.000 segundos após a ignição. Kan Lei explicou que, durante a fase de subida, os sete motores de oxigênio líquido/querosene do primeiro estágio completaram a aceleração. Após a separação do primeiro e segundo estágios, o motor de oxigênio líquido/metano do segundo estágio assumiu, passando por uma fase de voo, ajuste de atitude em deslizamento, segunda ignição e outros procedimentos, colocando precisamente o satélite na órbita predeterminada e realizando a passivação do corpo do foguete.

A fase de retorno e pouso foi o núcleo da verificação desta missão. Segundo o Global Times, após a separação do primeiro estágio do LM-10B cerca de 150 segundos após a decolagem, ele começou a cair de uma altitude de mais de 100 km, entrando na fase de voo de retorno a velocidades várias vezes superiores à velocidade do som.

"O processo de retorno passa por quatro fases: ajuste de atitude em deslizamento, desaceleração por motor, desaceleração aerodinâmica e pouso", explicou Wang Cong, projetista de foguetes da CALT, ao Global Times. Na fase de ajuste de atitude em deslizamento, o sistema de grades de leme do primeiro estágio se abre e completa o ajuste de atitude de reentrada. Além disso, o sistema de gerenciamento de sedimentação de propelente também funciona simultaneamente, depositando o propelente no fundo do tanque para preparar a ignição do motor. Na fase de desaceleração por motor, o motor do primeiro estágio reacende, funcionando como um "freio" antes de entrar na atmosfera densa, reduzindo a velocidade para evitar danos ao corpo do foguete devido ao fluxo de calor e outros fatores adversos. Em seguida, o primeiro estágio entra na fase de desaceleração aerodinâmica, que é um elo chave na verificação do projeto de proteção térmica. Nesta fase, o foguete desacelera usando a resistência aerodinâmica gerada pelas grades de leme, e a parte inferior do primeiro estágio suporta um rigoroso aquecimento aerodinâmico e cargas aerodinâmicas. Finalmente, o primeiro estágio entra na fase de pouso, adotando uma estratégia de controle de "quase pairar", utilizando todos os meios de controle disponíveis. As grades de leme e o motor do foguete trabalham em conjunto, obtendo a sequência de controle ideal por meio de planejamento de trajetória online, controlando a altitude e a velocidade do primeiro estágio para valores próximos de zero, e finalmente sendo recuperado com sucesso na plataforma marítima através do sistema de captura por rede.

Na missão inaugural de 10 de julho, cerca de 8 minutos após o lançamento, o primeiro estágio do LM-10B foi capturado com precisão pela plataforma de recuperação marítima, um processo repleto de tensão. Repórteres no local viram muitos engenheiros espaciais chineses envolvidos no desenvolvimento do LM-10B com lágrimas nos olhos ao ver as imagens em tempo real do pouso suave do primeiro estágio. A China finalmente alcançou o momento histórico de recuperação bem-sucedida, tornando-se o segundo país do mundo a dominar a tecnologia de recuperação vertical de foguetes.

Inovação global: recuperação por rede

Atualmente, a maioria dos foguetes reutilizáveis do mundo adota o esquema de recuperação com pernas de pouso. A equipe de desenvolvimento do LM-10B inovou, adotando de forma original a tecnologia de recuperação por rede em plataforma marítima, oferecendo uma solução chinesa para a recuperação em larga escala de foguetes no mundo, demonstrando sabedoria oriental.

Em 10 de julho, quando o primeiro estágio do LM-10B "desceu do céu", uma plataforma marítima de recuperação por rede chamada "Linghangzhe" (Pioneer) já estava à espera no Mar da China Meridional. Com 144 metros de comprimento, 50 metros de largura, calado de 5,5 metros e deslocamento total de 25.000 toneladas, o navio possui capacidade de posicionamento dinâmico DP2, podendo usar seus propulsores para resistir a interferências ambientais como vento, ondas e correntes, mantendo uma posição ou rumo predeterminado. Combinado com o dispositivo de recuperação por rede, torna-se uma plataforma de pouso móvel estável e precisa em alto-mar.

"Quando o primeiro estágio do LM-10B chega sobre o dispositivo de rede da plataforma marítima, ele continua desacelerando. O dispositivo de rede aciona cabos através de carros para conectar o primeiro estágio. Os sistemas de navegação e posicionamento no primeiro estágio obtêm dados de velocidade e posição em tempo real, transmitindo-os ao sistema de controle, que ajusta a atitude e velocidade do foguete. Simultaneamente, o dispositivo de recuperação por rede da plataforma monitora o estado do foguete em tempo real, controlando o movimento dos cabos através do sistema de controle de solo", descreveu Sun Zhenlian, especialista técnico da CALT, comparando o processo a um "encontro de mão dupla" preciso entre o foguete e a plataforma, coordenando-se para conseguir a entrada precisa do primeiro estágio na rede.

Quando o corpo do primeiro estágio entra no dispositivo de rede, o mecanismo de engate de cabos se expande antecipadamente, entrando em contato com quatro cabos em forma de "井". Sun Zhenlian explicou que o corpo do foguete desce lentamente e é capturado com precisão. Todo o processo é muito rápido, exigindo estreita cooperação entre o corpo do foguete, os cabos e o mecanismo de engate. A carga instantânea impõe grandes desafios ao mecanismo de engate, que precisa suportar cargas complexas durante o contato com a rede, deslizamento e tração. "O mecanismo de engate funciona como um par de mãos fortes, segurando firmemente o foguete. Em seguida, sob a ação do dispositivo de rede da plataforma marítima, o foguete é amortecido e desacelerado."

Após capturar o corpo do foguete, o sistema de recuperação da plataforma marítima precisa fixá-lo ainda mais. "Devido à influência de ondas, vento e outros fatores ambientais, o corpo do foguete pode balançar dentro da plataforma de rede. O sistema de recuperação estabiliza o foguete em duas etapas: primeiro, cabos auxiliares de estabilização fixam preliminarmente o foguete por todos os lados; em seguida, uma plataforma de travamento automático se move para baixo do foguete, completando o aperto e suporte de fixação. É como colocar um cinto de segurança no foguete, mantendo-o estável mesmo no mar. Assim, o foguete fica completamente estabilizado", afirmou Sun.

A recuperação por rede tem suas vantagens únicas. Chen Muye, especialista técnico da CALT, explicou que, em comparação com os esquemas de recuperação atuais, a recuperação por rede é mais favorável aos parâmetros de pouso do foguete. "A recuperação por rede ajuda a simplificar a estrutura do foguete, eliminando a necessidade de pernas de pouso complexas, reduzindo o peso do foguete e aumentando a capacidade de carga útil e eficiência. Além disso, esse método de recuperação tem forte adaptabilidade a desvios do ponto de pouso, podendo 'ampliar' a janela de captura através da coordenação da rede. O sistema de recuperação por rede também pode ser projetado em série para atender às necessidades de recuperação de foguetes de diferentes portes", disse Chen.

Sabe-se que, no futuro, a equipe de desenvolvimento do LM-10B continuará otimizando o desempenho do foguete e acelerando a iteração e atualização da tecnologia de foguetes reutilizáveis, com previsão de concluir um voo de reutilização do primeiro estágio até o final deste ano.

Construindo um novo sistema de transporte espacial na China

No contexto em que a exploração espacial comercial, a internet via satélite e a exploração do espaço profundo foram incluídas no esboço do 15º Plano Quinquenal, o avanço significativo no campo da tecnologia de reutilização do sistema de transporte espacial da China é, naturalmente, de grande importância.

"O nível de maturidade tecnológica e o nível de industrialização dos foguetes reutilizáveis determinam diretamente a capacidade técnica e o custo da China para acessar o espaço", disse Kan Lei. Do ponto de vista da demanda, atualmente, várias constelações de satélites de internet de grande porte já entraram em fase de lançamento efetivo na China. "A demanda por lançamentos dessas constelações é enorme, com crescimento explosivo, e apresenta características de janelas de lançamento altamente concentradas e alta frequência de lançamentos. Isso torna cada vez mais evidente as 'restrições' de custo e capacidade de produção dos foguetes de lançamento descartáveis tradicionais, que não conseguem acompanhar as necessidades de lançamento de curto prazo e alta densidade para formação de constelações."

Ele acrescentou que o significado do voo inaugural bem-sucedido do LM-10B e sua recuperação para o desenvolvimento da exploração espacial comercial da China reside no fato de ter superado a tecnologia de foguetes reutilizáveis de baixo custo e grande capacidade de transporte, preenchendo uma lacuna nesse campo no país. No futuro, isso reduzirá significativamente os custos de lançamento comercial e aumentará a competitividade da exploração espacial comercial chinesa no mercado internacional. "No futuro, o LM-10B será responsável pela formação de constelações de órbita baixa e outras missões de lançamento comercial, suportando a demanda por formação em larga escala de constelações de internet via satélite de órbita baixa e satélites de comunicação de órbita média."

Sabe-se que, no futuro, o LM-10B também poderá usar o primeiro estágio recuperado do LM-10A para realizar missões de lançamento, o que também acumulará dados de voo para as missões tripuladas do LM-10A, melhorando ainda mais a confiabilidade. O LM-10A, como o novo foguete tripulado de órbita terrestre baixa da China, será responsável principalmente por missões tripuladas e de carga em órbita baixa, sendo uma "versão atualizada e integrada" dos foguetes Longa Marcha 2F e Longa Marcha 7. No futuro, será a "escada da vida" para astronautas viajarem entre a Terra e a estação espacial.

Além disso, com base no diâmetro de 5 metros do LM-10B, a China está desenvolvendo um primeiro estágio de oxigênio líquido/metano de maior porte, que será combinado com o módulo de segundo estágio de oxigênio líquido/metano do LM-10B para criar o LM-10C, um foguete totalmente movido a oxigênio líquido/metano. Wang Cong afirmou que esse foguete será posicionado como o principal foguete comercial, com maior capacidade de transporte, atendendo melhor às necessidades de diferentes missões comerciais. "Atualmente, o LM-10C está em desenvolvimento acelerado e, no futuro, impulsionará fortemente o desenvolvimento industrial do transporte espacial chinês."

"O voo de teste do LM-10B foi um sucesso completo, marcando um marco importante", disse Kan Lei. Por um lado, como uma verificação de perfil completo do voo do LM-10A, ele impulsionará significativamente o processo de desenvolvimento do novo foguete tripulado da China. Por outro lado, como o primeiro foguete recuperado com sucesso na China, marca a entrada oficial dos foguetes de lançamento chineses em uma nova era de reutilização, acelerando enormemente a formação da capacidade de lançamento regular de foguetes reutilizáveis. Além disso, o teste também verificou o desempenho funcional do motor de oxigênio líquido/metano, fornecendo suporte sólido para a superação de desafios técnicos chave do LM-10C.

Fonte: Global Times

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